1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 4)/(s² + 7s + 12) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−4t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (3s + 4)/(s² + 7s + 12)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −5、y′(0) = 8 の条件で y″ + 8y′ + 15y = 0 を解き、y(0.3) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 0y(0) = −5y′(0) = 8t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 17/(s + 3) を、センサのゲインが H = 0.5 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 1 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 17/(s + 3)H = 0.5R = 1
css =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 25 が、プラント G(s) = 3/(s + 6) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 R = 0 のとき、大きさ 5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 25G(s) = 3/(s + 6)D = 5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 22/(s² + s + 11) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 22/(s² + s + 11)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 6 Ω、L = 10 mH、C = 47 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 5 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
R = 6 ΩL = 10 mHC = 47 µFV = 5 V
%OS = %
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 4))、K > 0 です。閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 4))
Kmax =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
L(s) = K(s + 8)/(s(s + 5)) の根軌跡は、s = 0 と s = −5 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 8)/(s(s + 5))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 0.5t が、G(s) = 4/(s(s + 4)(s + 10)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 4)(s + 10))r(t) = 0.5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 1 + 0.5/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/((s + 1)(s + 4)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 2t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 1 + 0.5/sG(s) = 2/((s + 1)(s + 4))r(t) = 2t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ハイパスフィルタ は R = 10 Ω, L = 10 mH です。800 Hz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 10 ΩL = 10 mHf = 800 Hz
φ = °
12.ボード線図と余裕むずかしい
ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 120/(s(s + 10)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 120/(s(s + 10))
ωc = rad/s