1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 31)/(s² + 2s + 1) の f(t) を求め、f(1.2) を計算せよ。
F(s) = (4s + 31)/(s² + 2s + 1)t = 1.2 s
f(1.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 7y′ + 10y = 10·u(t) に従い、y(0) = 5、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 1 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.25) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 10·u(t)y(0) = 5y′(0) = 0u(t) = 1t = 0.25 s
y(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 18/(s + 6) を、センサのゲインが H = 2 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 12 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 18/(s + 6)H = 2R = 12
css =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 3)(s + 5)) を単位負帰還ループに入れる。 安定な最大ゲインでは、ループは振動します。振動の周波数 ω を rad/s で求めよ。
G(s) = K/((s + 1)(s + 3)(s + 5))単位負帰還
ω = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 40/(s² + 4s + 20) 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) = 40/(s² + 4s + 20)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 5 kg のおもりが、ばね定数 k = 100 N/m のばねと粘性ダンパ c = 27 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 = 25 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 5 kgk = 100 N/mc = 27 N·s/mF = 25 N
xmax = mm
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 + 10)/((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 + 10)/((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
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 4)) の根軌跡は、s = 0 と s = −2 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 4))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 5 + 1t(ステップとランプの和)が、G(s) = 5/(s(s + 5)) 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) = 5/(s(s + 5))r(t) = 5 + 1t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 5 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 1)(s + 2)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 5t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 5 + 1/sG(s) = 4/((s + 1)(s + 2))r(t) = 5t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 1 Ω の両端でとり、L = 1 mH、C = 1 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 1 ΩL = 1 mHC = 1 µF
f0 = Hz
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 + 1)(s + 2)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 4/(s(s + 1)(s + 2))
GM = dB