1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 50/(s(s + 3)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.5) を計算せよ。
F(s) = 50/(s(s + 3)(s + 5))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″ + 6y′ + 5y = 4u 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 = 0.8 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.8) を求めよ。
y″ + 6y′ + 5y = 4ut = 0.8 s
g(0.8) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 1/(s + 1) 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 = 7 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) = 1/(s + 1)H₁ = 2K = 7
p =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 27 が、プラント G(s) = 9/(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)。 R = 0 のとき、大きさ 1 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 27G(s) = 9/(s + 2)D = 1R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 78/(s² + 6s + 39) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 78/(s² + 6s + 39)
tp = s
6.ステップ応答むずかしい
R = 20 Ω、L = 20 mH、C = 2 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 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 = 20 ΩL = 20 mHC = 2 µFV = 10 V
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 + 1)(s + 6)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 6))
ω = rad/s
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
ループ L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6)) について、閉ループ極を s = −0.5 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6))s = −0.5
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) = 2t に定常偏差 0.02 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) = 2tess = 0.02
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 5 + 5/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 20/((s + 2)(s + 5)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 5 + 5/sG(s) = 20/((s + 2)(s + 5))r(t) = 1t
ess =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 20 rad/s における G(s) = 16(s + 1)/(s(s + 6)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 16(s + 1)/(s(s + 6))ω = 20 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) = 1/(s(s + 2)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 1/(s(s + 2))
PM = °