1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 15)/(s² + 2s + 17) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.25) を計算せよ。
F(s) = (3s + 15)/(s² + 2s + 17)t = 0.25 s
f(0.25) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が微分方程式 y″ + 6y′ + 10y = 4u′ + 6u 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″ + 6y′ + 10y = 4u′ + 6ut = 0.4 s
g(0.4) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 10/(s + 6) には、ゲイン H₁ = 2 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 = 18 と外側の単位負帰還ループで系が閉じられる。 閉ループの極 p を求めよ。
G(s) = 10/(s + 6)H₁ = 2K = 18
p =
4.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 1)(s + 8)) を単位負帰還ループに入れる。 安定な最大ゲインでは、ループは振動します。振動の周波数 ω を rad/s で求めよ。
G(s) = K/(s(s + 1)(s + 8))単位負帰還
ω = rad/s
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 9.5/(s² + 7s + 19) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 9.5/(s² + 7s + 19)
%OS = %
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 80/(s(s + 2)) 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) = 80/(s(s + 2))
ts = 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 + 4)(s + 6)) 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(s + 4)(s + 6))
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 + 6)(s + 10)) の根軌跡は、s = 0 と s = −6 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 + 6)(s + 10))
sb =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 2 + 4t(ステップとランプの和)が、G(s) = 10(s + 1)/(s(s + 2)(s + 5)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 10(s + 1)/(s(s + 2)(s + 5))r(t) = 2 + 4t
ess =
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) = 1/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 6 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 1/(s + 4)ωₙ = 6 rad/sζ = 0.6
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 5 rad/s における G(s) = 8(s + 6)/(s(s + 15)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 8(s + 6)/(s(s + 15))ω = 5 rad/s
∠G(jω) = °
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) = 250/(s(s + 5)(s + 9)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 250/(s(s + 5)(s + 9))
GM = dB