1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 40/(s(s + 4)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = 40/(s(s + 4)(s + 5))t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 6y′ + 8y = 32·u(t) に従い、y(0) = 3、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 1 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.6) を求めよ。
y″ + 6y′ + 8y = 32·u(t)y(0) = 3y′(0) = 0u(t) = 1t = 0.6 s
y(0.6) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 24/(s(s + 1)) である。基準入力はランプ r(t) = 2·t である。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 24/(s(s + 1))r(t) = 2·t
ess =
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) = 6/(s + 4) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.0375 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 6/(s + 4)D = 0.5css ≤ 0.0375
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 6.5/(s² + s + 13) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 6.5/(s² + s + 13)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 60/(s(s + 5)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 60/(s(s + 5))
ts = 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 + 2)(s + 3)(s + 4))、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 + 2)(s + 3)(s + 4))
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(s + 3)(s + 5)) の根軌跡は、s = 0 と s = −3 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 + 3)(s + 5))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 1)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 5 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 4))ess = 5 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 20 + 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 + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 4/(s(s + 4))Kp = 20ζ = 0.707
Kd = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 47 kΩ, C = 10 nF です。1 kHz の正弦波入力が加えられます。 ゲイン |H| = |vout/vin| を dB で求めよ。
R = 47 kΩC = 10 nFf = 1 kHz
|H| = dB
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) = 60/(s(s + 3)(s + 5)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 60/(s(s + 3)(s + 5))
GM = dB