1. ラプラス変換 ふつう
F(s) = (2s + 26)/(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) = (2s + 26)/(s² + 4s + 3)
A =
2. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.3 y(0.3) = ? ラプラス変換を用いて、y(0) = −2、y′(0) = −14 の条件で y″ + 8y′ + 15y = 0 を解き、y(0.3) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 0 y(0) = −2 y′(0) = −14 t = 0.3 s
y(0.3) =
3. ブロック線図 ふつう
R(s) + 4 K + 10 s + 1 G(s) C(s) 5 H₁ − − プラント G(s) = 10/(s + 1) には、ゲイン H₁ = 5 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 = 4 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) = 10/(s + 1) H₁ = 5 K = 4
T(0) =
4. ブロック線図 むずかしい
R(s) + 17 s + 4 G₁ + 9 s + 1 G₂ C(s) 4 H₁ − 0.2 H₂ − G₁ = 17/(s + 4)、G₂ = 9/(s + 1)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 4、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 = 17/(s + 4) G₂ = 9/(s + 1) H₁ = 4 H₂ = 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) = 24/(s² + 6s + 24) 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) = 24/(s² + 6s + 24)
ts = s
6. ステップ応答 むずかしい
k = 200 N/m c = 22 N·s/m m = 2.5 kg F = 5 N x(t) 質量 m = 2.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 22 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 = 5 N を突然加える。 変位のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
m = 2.5 kg k = 200 N/m c = 22 N·s/m F = 5 N
%OS = %
7. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + K s + 11 s(s + 2)(s + 3) C(s) − 単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 11)/(s(s + 2)(s + 3))、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 + 11)/(s(s + 2)(s + 3))
Kmax =
8. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 むずかしい
Re Im −1 −2 −3 −4 −5 −6 −7 −8 1 j1 j2 L(s) = K(s + 7)/(s(s + 4)) の根軌跡は、s = 0 と s = −4 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 + 7)/(s(s + 4))
si =
9. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 5·t²/2 + 4(s + 2) s²(s + 4) C(s) − 放物線入力 r(t) = 5·t²/2 が、G(s) = 4(s + 2)/(s²(s + 4)) 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) = 4(s + 2)/(s²(s + 4)) r(t) = 5·t²/2
ess =
10. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
比例制御器 K = 4 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。 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) = 4/(s(s + 6)) K = 4
ts = s
11. ボード線図と余裕 ふつう
vin L = 5 mH C = 4.7 µF R = 10 Ω vout 図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 10 Ω の両端でとり、L = 5 mH、C = 4.7 µF である。 Q 値 Q を求めよ。
R = 10 Ω L = 5 mH C = 4.7 µF
Q =
12. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.1 0.1 1 1 10 10 100 100 −40 −20 0 20 40 60 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −180 −135 −90 −45 0 ωc ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 120/(s(s + 8)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 120/(s(s + 8))
PM = °