1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (2s + 11)/(s² + 8s + 52) 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 + 11)/(s² + 8s + 52)t = 0.1 s
f(0.1) =
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) = −14 の条件で y″ + 7y′ + 12y = 0 を解き、y(0.3) を求めよ。
y″ + 7y′ + 12y = 0y(0) = −6y′(0) = −14t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 2)) を単位負帰還ループに入れる。閉ループが臨界減衰(等しい 2 つの実数極)になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 2))単位負帰還
K =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 21 が、プラント G(s) = 1/(s + 9) 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 2 の基準ステップと大きさ 0.5 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 21G(s) = 1/(s + 9)D = 0.5R = 2
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 72/(s² + 12s + 72) 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) = 72/(s² + 12s + 72)
ts = s
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 4 kg のおもりが、ばね定数 k = 100 N/m のばねと粘性ダンパ c = 4 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 = 20 N を突然加える。 変位のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
m = 4 kgk = 100 N/mc = 4 N·s/mF = 20 N
%OS = %
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
単位フィードバックのループで L(s) = K/((s + 2)(s + 3)(s + 5))、K > 0 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 + 2)(s + 3)(s + 5))
Kmax =
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
単位フィードバックのループで L(s) = K(s + 8)/(s(s + 2)(s + 4)) です。根軌跡の漸近線が実軸と交わる点 σa を求めなさい。
L(s) = K(s + 8)/(s(s + 2)(s + 4))
σa =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 1/(2s + 1) を、比例ゲイン K = 1 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 1/(2s + 1)K = 1
ess = %
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 16 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 6)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 4/(s(s + 6))K = 16
tp = s
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 = 20 Ω の両端でとり、L = 50 mH、C = 4.7 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 20 ΩL = 50 mHC = 4.7 µF
BW = 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) = 212/(s(s + 7)(s + 10)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 212/(s(s + 7)(s + 10))
GM = dB