1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (6s + 11)/(s² + 8s + 7) である。その逆変換は f(t) = A·e−t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (6s + 11)/(s² + 8s + 7)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −7、y′(0) = −4 の条件で y″ + 6y′ + 8y = 0 を解き、y(0.5) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 0y(0) = −7y′(0) = −4t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/((s + 4)(s + 8)) を単位負帰還ループに入れる。閉ループが臨界減衰(等しい 2 つの実数極)になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/((s + 4)(s + 8))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 1)(s + 5)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 1)(s + 5))単位負帰還
Kmax =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 25/(s² + 8s + 25) 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) = 25/(s² + 8s + 25)
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) = K/(s(s + 2)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 30 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 2))%OS = 30 %
K =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 1)(s + 8)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 8))
ω = rad/s
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 + 10)/(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 + 10)/(s(s + 4))
si =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 2 + 3t(ステップとランプの和)が、G(s) = 50(s + 3)/(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) = 50(s + 3)/(s(s + 5))r(t) = 2 + 3t
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) = 5/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 1)ωₙ = 3 rad/sζ = 0.6
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ローパスフィルタ は R = 1000 Ω, L = 100 mH です。3.2 kHz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout/vin| を dB で求めよ。
R = 1000 ΩL = 100 mHf = 3.2 kHz
|H| = 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) = 512/(s(s + 6)(s + 9)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 512/(s(s + 6)(s + 9))
ω180 = rad/s