1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 29)/(s² + 4s + 4) の f(t) を求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (3s + 29)/(s² + 4s + 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″ + 8y′ + 12y = 12·u(t) に従い、y(0) = 4、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 10 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.4) を求めよ。
y″ + 8y′ + 12y = 12·u(t)y(0) = 4y′(0) = 0u(t) = 10t = 0.4 s
y(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 2/(s + 8) 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 = 7 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) = 2/(s + 8)H₁ = 2K = 7
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = 50/(s(s + 11)) を、センサのゲイン H = 2 の負帰還ループに入れる。閉ループの極は複素数である。 その実部 σ を求めよ。
G(s) = 50/(s(s + 11))H = 2
σ =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 21/(s² + 7s + 21) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 21/(s² + 7s + 21)
ζ =
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 + 5)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 20 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 5))%OS = 20 %
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 + 2)(s + 4)) 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 + 2)(s + 4))
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 + 12)/(s(s + 8)) の根軌跡は、s = 0 と s = −8 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 + 12)/(s(s + 8))
si =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 4·t²/2 が、G(s) = 5(s + 1)/(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) = 5(s + 1)/(s²(s + 4))r(t) = 4·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 50 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(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) = 10/(s(s + 6))K = 50
ts = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 22 kΩ, C = 47 nF です。310 Hz 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 = 22 kΩC = 47 nFf = 310 Hz
|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) = K/(s(s + 7)(s + 8)) である。 ゲイン余裕が 2 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 7)(s + 8))GM = 2 dB
K =