1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (6s + 38)/(s² + 4s + 3) である。その逆変換は f(t) = A·e−t + B·e−3t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (6s + 38)/(s² + 4s + 3)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 2y′ + 26y = 2u′ + 2u 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 = 0.6 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.6) を求めよ。
y″ + 2y′ + 26y = 2u′ + 2ut = 0.6 s
g(0.6) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 9/(s + 1) には、ゲイン H₁ = 2 の内側(マイナー)の負帰還ループがある。コントローラのゲイン K = 6 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 9/(s + 1)H₁ = 2K = 6
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 7/(s + 1)、G₂ = 4/(s + 4)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 0.5、外側の負帰還 H₂ = 0.2 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 = 7/(s + 1)G₂ = 4/(s + 4)H₁ = 0.5H₂ = 0.2
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 136/(s² + 4s + 68) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 136/(s² + 4s + 68)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 225/(s(s + 10)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 225/(s(s + 10))
ts = s
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 + 4)/((s − 3)(s + 1)) は s = 3 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 + 4)/((s − 3)(s + 1))
Kmin =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 6)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −2.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 6)(s + 10))s = −2.5
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 5)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 5t に定常偏差 0.02 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 5))r(t) = 5tess = 0.02
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 + 8)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.6 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 8))ζ = 0.6
K =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 10 rad/s における G(s) = 31(s + 12)/(s(s + 1)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 31(s + 12)/(s(s + 1))ω = 10 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 4/(s(s + 4)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 4/(s(s + 4))
PM = °