1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 33)/(s² + 9s + 20) である。その逆変換は f(t) = A·e−4t + B·e−5t の形になる。部分分数展開により係数 A を求めよ。
F(s) = (2s + 33)/(s² + 9s + 20)
A =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 6、y′(0) = −5 の条件で y″ + 7y′ + 12y = 0 を解き、y(0.1) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 0y(0) = 6y′(0) = −5t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 7) には、ゲイン H₁ = 3 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 = 19 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 3/(s + 7)H₁ = 3K = 19
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 28 が、プラント G(s) = 1/(s + 8) 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 5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 28G(s) = 1/(s + 8)D = 5R = 0
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 291/(s² + 10s + 97) で、単位ステップ入力を受ける。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 291/(s² + 10s + 97)
ts = 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 + 12)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 25 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 12))%OS = 25 %
K =
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 2)(s + 3)) 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 + 2)(s + 3))
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
L(s) = K/((s + 2)(s + 5)(s + 6)) 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 + 2)(s + 5)(s + 6))
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 0.1 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 = 0.1
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) = 2/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 2/(s + 4)ωₙ = 10 rad/sζ = 1
Kp =
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 = 22 Ω, L = 1 mH です。700 Hz 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 = 22 ΩL = 1 mHf = 700 Hz
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) = 218/(s(s + 6)(s + 7)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 218/(s(s + 6)(s + 7))
GM = dB