1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 13)/(s² + 8s + 15) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−5t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (s + 13)/(s² + 8s + 15)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 5y′ + 6y = 3u′ + 10u 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 = 0.3 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.3) を求めよ。
y″ + 5y′ + 6y = 3u′ + 10ut = 0.3 s
g(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 6(s + 6)/((s + 3)(s + 5)) である。基準入力に大きさ 10 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 6(s + 6)/((s + 3)(s + 5))R = 10
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 15 が、プラント G(s) = 3/(s + 5) 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 10 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 15G(s) = 3/(s + 5)D = 10R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 142/(s² + 5s + 71) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 142/(s² + 5s + 71)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 2 % で、最初のピークは t = 0.25 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 2 %tp = 0.25 s
ωn = rad/s
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 + 2)(s + 4)(s + 5))、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 + 2)(s + 4)(s + 5))
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 + 3)(s + 7)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 3)(s + 7))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 3t が、G(s) = 10/(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) = 10/(s(s + 1))r(t) = 3t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 25 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 3)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 1/(s(s + 3))Kp = 25ζ = 0.5
Kd = s
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 = 100 Ω, L = 10 mH です。400 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 = 100 ΩL = 10 mHf = 400 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) = 17.6/(s(s + 8)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 17.6/(s(s + 8))
ωc = rad/s