1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 28/(s² + 10s + 21) である。その逆変換は f(t) = A·e−3t + B·e−7t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = 28/(s² + 10s + 21)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 5y′ + 4y = 8·u(t) に従い、y(0) = 1、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 10 を加える。ラプラス変換を用いて y(1.2) を求めよ。
y″ + 5y′ + 4y = 8·u(t)y(0) = 1y′(0) = 0u(t) = 10t = 1.2 s
y(1.2) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 48/(s(s + 3)) 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) = 48/(s(s + 3))r(t) = 2·t
ess =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/((s + 1)(s + 7)(s + 8)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/((s + 1)(s + 7)(s + 8))単位負帰還
Kmax =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 21.5/(s² + 10s + 43) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 21.5/(s² + 10s + 43)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 10 kg のおもりが、ばね定数 k = 800 N/m のばねと粘性ダンパ c = 18 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 = 5 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 10 kgk = 800 N/mc = 18 N·s/mF = 5 N
ζ =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
制御対象 G(s) = (s + 10)/((s − 1)(s + 3)) は s = 1 に不安定な極をもちます。比例ゲイン K で、その周りに単位フィードバックのループを組みます。閉ループが安定になる最小のゲイン Kmin を求めなさい。
G(s) = (s + 10)/((s − 1)(s + 3))
Kmin =
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)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.3 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4))ζ = 0.3
K =
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 + 2)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 25 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 4))ess = 25 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 1)ωₙ = 3 rad/sζ = 0.7
Ki =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ハイパスフィルタ は R = 470 Ω, L = 1 mH です。220 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 = 470 ΩL = 1 mHf = 220 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) = 12/(s(s + 5)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 12/(s(s + 5))
ωc = rad/s