1.ラプラス変換ふつう
F(s) = 45/(s(s + 3)(s + 5)) の f(t) を部分分数展開で求め、f(0.1) を計算せよ。
F(s) = 45/(s(s + 3)(s + 5))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) = 5、y′(0) = 10 の条件で y″ + 9y′ + 20y = 0 を解き、y(0.2) を求めよ。
y″ + 9y′ + 20y = 0y(0) = 5y′(0) = 10t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 3/(s + 2) には、ゲイン H₁ = 0.5 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。 閉ループの直流ゲイン T(0) を求めよ。
G(s) = 3/(s + 2)H₁ = 0.5K = 18
T(0) =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 5 が、プラント G(s) = 10/(s + 2) 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 10 の外乱ステップを同時に加える。定常出力 css を求めよ。
K = 5G(s) = 10/(s + 2)D = 10R = 2
css =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 26/(s² + 4s + 26) 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) = 26/(s² + 4s + 26)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 45/(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) = 45/(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 + 8)(s + 10)) 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 + 8)(s + 10))
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 + 5)/(s(s + 1)) の根軌跡は、s = 0 と s = −1 の間で実軸から離れ、円を描いて零点の左側で再び実軸に戻ります。合流点 si を求めなさい。
L(s) = K(s + 5)/(s(s + 1))
si =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 10 + 5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 10(s + 1)/(s(s + 2)) 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))r(t) = 10 + 5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 8 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 5)) 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) = 2/(s(s + 5))K = 8
tp = s
11.ボード線図と余裕ふつう
ω = 30 rad/s における G(s) = 29(s + 17)/(s(s + 18)) の位相 ∠G(jω) を度で求めよ。
G(s) = 29(s + 17)/(s(s + 18))ω = 30 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) = 48/(s(s + 8)) である。 |L(jω)| = 1 となるゲイン交差周波数 ωc を求めよ。
L(s) = 48/(s(s + 8))
ωc = rad/s