1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (6s + 10)/(s² + 15s + 56) である。その逆変換は f(t) = A·e−7t + B·e−8t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (6s + 10)/(s² + 15s + 56)
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) = 8、y′(0) = −13 の条件で y″ + 8y′ + 12y = 0 を解き、y(0.5) を求めよ。
y″ + 8y′ + 12y = 0y(0) = 8y′(0) = −13t = 0.5 s
y(0.5) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 37/(s + 10) を、センサのゲインが H = 0.2 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) = 37/(s + 10)H = 0.2
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 9 が、プラント G(s) = 5/(s + 2) 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 1 の基準ステップと大きさ 2 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 9G(s) = 5/(s + 2)D = 2R = 1
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 31.5/(s² + 7s + 63) 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) = 31.5/(s² + 7s + 63)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 20 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 38 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 10 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 20 kgk = 200 N/mc = 38 N·s/mF = 10 N
xmax = mm
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 4320/(s(s + 8)(s + 10)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 4320/(s(s + 8)(s + 10))
N =
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(s + 4)(s + 6)) の根軌跡は、s = 0 と s = −4 の間で実軸から離れます。分岐点 sb を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 6))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 0.5·t²/2 が、G(s) = 4(s + 5)/(s²(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) = 4(s + 5)/(s²(s + 5))r(t) = 0.5·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 5 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 5)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 5t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 5 + 1/sG(s) = 4/((s + 5)(s + 10))r(t) = 5t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 3 rad/s における G(s) = 18(s + 19)/(s(s + 13)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 18(s + 19)/(s(s + 13))ω = 3 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) = 20/(s(s + 10)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 20/(s(s + 10))
PM = °