1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 60/(s(s + 2)(s + 4)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = 60/(s(s + 2)(s + 4))t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 4y′ + 8y = 3u′ + 15u で表される(入力 u(t)、出力 y(t))。その伝達関数 G(s) = Y(s)/U(s)(初期条件はゼロ)を求め、t = 0.5 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.5) を求めよ。
y″ + 4y′ + 8y = 3u′ + 15ut = 0.5 s
g(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 6/(s + 6) 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 = 8 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) = 6/(s + 6)H₁ = 2K = 8
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 8 が、プラント G(s) = 2/(s + 7) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 大きさ 2 の基準ステップと大きさ 0.5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 8G(s) = 2/(s + 7)D = 0.5R = 2
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 48/(s² + 6s + 16) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 48/(s² + 6s + 16)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
R = 67 Ω、L = 100 mH、C = 22 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 67 ΩL = 100 mHC = 22 µFV = 12 V
vC,max = V
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K/((s + 1)(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 + 1)(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
L(s) = K/((s + 2)(s + 4)) の根軌跡を示します。2 つの閉ループ極が実軸上で一致する分岐点 sb でのゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/((s + 2)(s + 4))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 2)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 10t に定常偏差 0.01 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 2))r(t) = 10tess = 0.01
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 25 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 8)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 4/(s(s + 8))K = 25
tp = s
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 = 10 Ω, L = 22 mH です。360 Hz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 10 ΩL = 22 mHf = 360 Hz
φ = °
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) = 44/(s(s + 2)(s + 5)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 44/(s(s + 2)(s + 5))
GM = dB