1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 25/(s(s + 3)(s + 4)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = 25/(s(s + 3)(s + 4))t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 11y′ + 30y = 75·u(t) に従う。系は静止状態(y(0) = 0、y′(0) = 0)から始まり、入力は t ≥ 0 で大きさ 10 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.1) を求めよ。
y″ + 11y′ + 30y = 75·u(t)u(t) = 10y(0) = 0, y′(0) = 0t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 38/(s(s + 5)) である。基準入力はランプ r(t) = 10·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 38/(s(s + 5))r(t) = 10·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 10/(s + 10) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 10 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.1 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 10/(s + 10)D = 10css ≤ 0.1
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 5/(s² + 3s + 5) 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) = 5/(s² + 3s + 5)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 110/(s(s + 6)) 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) = 110/(s(s + 6))
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 + 5)/((s − 4)(s + 1)) 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 + 5)/((s − 4)(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 + 5)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −1 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 5)(s + 10))s = −1
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 2/(10s + 1) を、比例ゲイン K = 9 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 2/(10s + 1)K = 9
ess = %
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 1/(s + 2)ωₙ = 4 rad/sζ = 0.7
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 5 rad/s における G(s) = 2016/((s + 12)(s + 14)) の正確な大きさ |G(jω)| を dB で求めよ。
G(s) = 2016/((s + 12)(s + 14))ω = 5 rad/s
|G(jω)| = dB
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) = 16/(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) = 16/(s(s + 8))
ωc = rad/s