1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 8)/(s² + 8s + 16) の f(t) を求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = (s + 8)/(s² + 8s + 16)t = 0.5 s
f(0.5) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 7y′ + 12y = u′ + 16u 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 = 0.25 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.25) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = u′ + 16ut = 0.25 s
g(0.25) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 4)) 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(s + 4))単位負帰還
K =
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) = 4/(s + 9) 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 0.004444 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 4/(s + 9)D = 1css ≤ 0.004444
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 78/(s² + 6s + 78) で、単位ステップ入力を受ける。 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) = 78/(s² + 6s + 78)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 20 % で、最初のピークは t = 0.1 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 20 %tp = 0.1 s
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 8)(s + 10)) 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(s + 8)(s + 10))
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 + 9)/(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。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K(s + 9)/(s(s + 4))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 2/(10s + 1) を、比例ゲイン K = 2 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 2/(10s + 1)K = 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) = 4/(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) = 4/(s(s + 6))K = 50
ts = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ハイパスフィルタ は R = 22 Ω, L = 4.7 mH です。150 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 = 22 ΩL = 4.7 mHf = 150 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) = K/(s(s + 3)(s + 10)) である。 ゲイン余裕が 3 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 10))GM = 3 dB
K =