1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (6s + 1)/(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 + 1)/(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) = 6、y′(0) = −5 の条件で y″ + 9y′ + 20y = 0 を解き、y(0.3) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 0y(0) = 6y′(0) = −5t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 4/(s + 5) 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 = 17 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) = 4/(s + 5)H₁ = 2K = 17
T(0) =
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) = 9/(s + 7) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.2571 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 9/(s + 7)D = 1css ≤ 0.2571
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 53/(s² + 9s + 53) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 53/(s² + 9s + 53)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 125/(s(s + 16)) 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) = 125/(s(s + 16))
ts = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは K = 72、L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5)) で動作しています。閉ループが不安定になるまでに、ゲインを何倍まで上げられますか。倍率 m を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5))K = 72
m =
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 + 1)(s + 2)(s + 4)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 1)(s + 2)(s + 4))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 5/(s(s + 4)(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 + 4)(s + 5))r(t) = 2t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 10)) 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) = 5/(s(s + 10))K = 40
ts = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 30 rad/s における G(s) = 6(s + 14)/(s(s + 7)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 6(s + 14)/(s(s + 7))ω = 30 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 298/(s(s + 5)(s + 7)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 298/(s(s + 5)(s + 7))
ω180 = rad/s