1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 6)/(s² + 8s + 17) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = (2s + 6)/(s² + 8s + 17)t = 0.1 s
f(0.1) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 8y′ + 12y = 12u 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 = 0.4 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.4) を求めよ。
y″ + 8y′ + 12y = 12ut = 0.4 s
g(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 11/(s + 1) 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) = 11/(s + 1)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 = 11 が、プラント G(s) = 6/(s + 4) 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 10 の基準ステップと大きさ 10 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 11G(s) = 6/(s + 4)D = 10R = 10
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 132/(s² + 4s + 66) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 132/(s² + 4s + 66)
ωn = rad/s
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 10)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 15 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 10))%OS = 15 %
K =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは正帰還で、L(s) = 5/(s(s + 2)(s + 8)) 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) = 5/(s(s + 2)(s + 8))
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 + 3)(s + 4)(s + 5)) の根軌跡を描きました。軌跡が虚軸と交わる周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/((s + 3)(s + 4)(s + 5))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 4)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 10t に定常偏差 0.5 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 + 4))r(t) = 10tess = 0.5
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 6)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 1/(s(s + 6))ζ = 0.707
K =
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 = 1 kΩ, C = 10 nF です。160 kHz 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 = 1 kΩC = 10 nFf = 160 kHz
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) = 196/(s(s + 3)(s + 10)) である。 ∠L(jω) = −180° となる位相交差周波数 ω180 を求めよ。
L(s) = 196/(s(s + 3)(s + 10))
ω180 = rad/s