1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (5s + 34)/(s² + 10s + 21) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + 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) = (5s + 34)/(s² + 10s + 21)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 5y′ + 4y = 16·u(t) に従い、y(0) = 2、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(0.5) を求めよ。
y″ + 5y′ + 4y = 16·u(t)y(0) = 2y′(0) = 0u(t) = 10t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 22/(s + 3) を、センサのゲインが H = 0.5 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 22/(s + 3)H = 0.5
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 14 が、プラント G(s) = 3/(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)。 R = 0 のとき、大きさ 5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 14G(s) = 3/(s + 5)D = 5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 66/(s² + 4s + 22) 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) = 66/(s² + 4s + 22)
%OS = %
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 40 % で、最初のピークは t = 0.2 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 40 %tp = 0.2 s
ωn = rad/s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 2)/((s − 1)(s + 3)) は s = 1 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 2)/((s − 1)(s + 3))
Kmin =
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 + 4)(s + 10)) 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 + 4)(s + 10))
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 10·t²/2 が、G(s) = 5(s + 5)/(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 + 5)/(s²(s + 4))r(t) = 10·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 0.5 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 2)ωₙ = 4 rad/sζ = 0.5
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 5 Ω の両端でとり、L = 1 mH、C = 0.47 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 5 ΩL = 1 mHC = 0.47 µF
f0 = Hz
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) = 34/(s(s + 3)(s + 4)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 34/(s(s + 3)(s + 4))
ω180 = rad/s