1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (4s + 7)/(s² + 4s + 4) の f(t) を求め、f(0.3) を計算せよ。
F(s) = (4s + 7)/(s² + 4s + 4)t = 0.3 s
f(0.3) =
2.ラプラス変換むずかしい
ある系が y″ + 8y′ + 15y = 45·u(t) に従い、y(0) = 4、y′(0) = 0 である。t = 0 でステップ入力 u(t) = 4 を加える。ラプラス変換を用いて y(0.3) を求めよ。
y″ + 8y′ + 15y = 45·u(t)y(0) = 4y′(0) = 0u(t) = 4t = 0.3 s
y(0.3) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 9/(s + 5) には、ゲイン H₁ = 1 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 = 5 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) = 9/(s + 5)H₁ = 1K = 5
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 15 が、プラント G(s) = 3/(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)。 大きさ 1 の基準ステップと大きさ 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 = 15G(s) = 3/(s + 8)D = 5R = 1
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 147/(s² + 5s + 49) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 147/(s² + 5s + 49)
ζ =
6.ステップ応答むずかしい
R = 283 Ω、L = 500 mH、C = 1 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 12 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 電圧の最初のピークの時刻 tp を ms で求めよ。
R = 283 ΩL = 500 mHC = 1 µFV = 12 V
tp = ms
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 + 1)/((s − 2)(s + 1)) は s = 2 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 + 1)/((s − 2)(s + 1))
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 + 2)(s + 6)) の根軌跡は、s = 0 と s = −2 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 + 2)(s + 6))
sb =
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 + 1)(s + 5)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 5 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 5))ess = 5 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 10 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 4)) 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) = 10/(s(s + 4))K = 10
tp = s
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 3.3 kΩ, C = 1 nF です。140 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 = 3.3 kΩC = 1 nFf = 140 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) = 1800/(s(s + 20)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 1800/(s(s + 20))
PM = °