1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 17)/(s² + 8s + 7) である。その逆変換は f(t) = A·e−t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (s + 17)/(s² + 8s + 7)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 2y′ + 2y = 2u′ + 20u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.5 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.5) を求めよ。
y″ + 2y′ + 2y = 2u′ + 20ut = 0.5 s
g(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 1(s + 6)/((s + 3)(s + 8)) である。基準入力に大きさ 5 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 1(s + 6)/((s + 3)(s + 8))R = 5
ess =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 12/(s + 3)、G₂ = 6/(s + 6)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 2、外側の負帰還 H₂ = 0.1 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 12/(s + 3)G₂ = 6/(s + 6)H₁ = 2H₂ = 0.1
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 300/(s² + 3s + 100) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 300/(s² + 3s + 100)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
R = 196 Ω、L = 500 mH、C = 4.7 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 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。 電圧の最初のピークの時刻 tp を ms で求めよ。
R = 196 ΩL = 500 mHC = 4.7 µFV = 10 V
tp = ms
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 1)/((s − 4)(s + 3)) は s = 4 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 1)/((s − 4)(s + 3))
Kmin =
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 + 12)/(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。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 12)/(s(s + 5))
si =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 5)(s + 10)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 4 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 5)(s + 10))ess = 4 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 6)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.4 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 6))ζ = 0.4
K =
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 = 10 kΩ, C = 1 nF です。160 kHz 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 kΩC = 1 nFf = 160 kHz
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) = 90/(s(s + 4)(s + 5)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 90/(s(s + 4)(s + 5))
ω180 = rad/s