1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 35/(s(s + 3)(s + 4)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = 35/(s(s + 3)(s + 4))t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 5y′ + 6y = 15u 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 = 0.1 s におけるインパルス応答 g(t) を計算せよ。g(0.1) を求めよ。
y″ + 5y′ + 6y = 15ut = 0.1 s
g(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 22/(s + 1) 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 + 1)H = 0.5
τ = s
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 8/(s + 2)、G₂ = 1/(s + 4)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 0.5、外側の負帰還 H₂ = 0.5 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 8/(s + 2)G₂ = 1/(s + 4)H₁ = 0.5H₂ = 0.5
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 135/(s² + 4s + 45) 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) = 135/(s² + 4s + 45)
tp = s
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 30 % で、最初のピークは t = 0.8 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 30 %tp = 0.8 s
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 + 10)) 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 + 10))
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 + 4)(s + 10)) について、閉ループ極を s = −3 に置くゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 10))s = −3
K =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 1)) 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 0.05 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 + 1))r(t) = 2tess = 0.05
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/((s + 2)(s + 4)) 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) = 2 + 1/sG(s) = 5/((s + 2)(s + 4))r(t) = 1t
ess =
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 = 2 Ω の両端でとり、L = 50 mH、C = 4.7 µF である。 中心(共振)周波数 f0 を Hz で求めよ。
R = 2 ΩL = 50 mHC = 4.7 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) = 3/(s(s + 1)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 3/(s(s + 1))
PM = °