1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 18)/(s² + 2s + 1) の f(t) を求め、f(2) を計算せよ。
F(s) = (s + 18)/(s² + 2s + 1)t = 2 s
f(2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 6y′ + 13y = 2u′ + 9u 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 = 0.1 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.1) を求めよ。
y″ + 6y′ + 13y = 2u′ + 9ut = 0.1 s
g(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 9/(s + 5) には、ゲイン H₁ = 4 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 = 13 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 9/(s + 5)H₁ = 4K = 13
p =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 18 が、プラント G(s) = 5/(s + 5) 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 5 の基準ステップと大きさ 10 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 18G(s) = 5/(s + 5)D = 10R = 5
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 5/(s² + s + 10) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 5/(s² + s + 10)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 85 Ω、L = 10 mH、C = 2 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。 減衰のない固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
R = 85 ΩL = 10 mHC = 2 µFV = 12 V
ωn = rad/s
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 + 4)(s + 5)(s + 6))、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 + 4)(s + 5)(s + 6))
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 + 5)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 1t に定常偏差 0.1 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 + 5))r(t) = 1tess = 0.1
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 10 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 2)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.6 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 2))Kp = 10ζ = 0.6
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ハイパスフィルタ は R = 2.2 kΩ, C = 22 nF です。33 kHz 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 = 2.2 kΩC = 22 nFf = 33 kHz
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) = 170/(s(s + 4)(s + 6)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 170/(s(s + 4)(s + 6))
GM = dB