1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 15/(s(s + 1)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.6) を計算せよ。
F(s) = 15/(s(s + 1)(s + 5))t = 0.6 s
f(0.6) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −1、y′(0) = −11 の条件で y″ + 8y′ + 15y = 0 を解き、y(0.3) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 0y(0) = −1y′(0) = −11t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 11)) を単位負帰還ループに入れる。閉ループが臨界減衰(等しい 2 つの実数極)になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 11))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 30 が、プラント G(s) = 7/(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)。 大きさ 1 の基準ステップと大きさ 0.5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 30G(s) = 7/(s + 6)D = 0.5R = 1
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 105/(s² + 2s + 35) で、単位ステップ入力を受ける。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 105/(s² + 2s + 35)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 10 kg のおもりが、ばね定数 k = 5000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 45 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 100 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 10 kgk = 5000 N/mc = 45 N·s/mF = 100 N
ζ =
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 + 3)(s + 6))、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 + 3)(s + 6))
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 + 1)(s + 2)(s + 6)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 6))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 0.5t が、G(s) = 50/(s(s + 1)) 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) = 50/(s(s + 1))r(t) = 0.5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 25 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 8)) を制御しています。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 10/(s(s + 8))K = 25
ts = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 22 kΩ, C = 47 nF です。31 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 = 22 kΩC = 47 nFf = 31 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) = 36/(s(s + 1)(s + 8)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 36/(s(s + 1)(s + 8))
ω180 = rad/s