1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (s + 19)/(s² + 6s + 18) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.4) を計算せよ。
F(s) = (s + 19)/(s² + 6s + 18)t = 0.4 s
f(0.4) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = 3、y′(0) = 5 の条件で y″ + 9y′ + 18y = 0 を解き、y(0.2) を求めよ。
y″ + 9y′ + 18y = 0y(0) = 3y′(0) = 5t = 0.2 s
y(0.2) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 5(s + 8)/((s + 2)(s + 6)) である。基準入力に大きさ 5 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 5(s + 8)/((s + 2)(s + 6))R = 5
ess =
4.ブロック線図むずかしい
G₁ = 17/(s + 2)、G₂ = 10/(s + 6)、G₂ の周りの内側の負帰還 H₁ = 4、外側の負帰還 H₂ = 0.1 のブロック線図を簡単にせよ。C(s)/R(s) の直流ゲイン T(0) を求めよ。
G₁ = 17/(s + 2)G₂ = 10/(s + 6)H₁ = 4H₂ = 0.1
T(0) =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 85/(s² + 5s + 85) 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) = 85/(s² + 5s + 85)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 1 kg のおもりが、ばね定数 k = 200 N/m のばねと粘性ダンパ c = 6 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 = 25 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 1 kgk = 200 N/mc = 6 N·s/mF = 25 N
tp = s
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 + 2)/((s − 4)(s + 2)) は s = 4 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 + 2)/((s − 4)(s + 2))
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 + 1)(s + 4)(s + 5)) 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 + 1)(s + 4)(s + 5))
ω = rad/s
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 2·t²/2 が、G(s) = 10(s + 3)/(s²(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 + 3)/(s²(s + 5))r(t) = 2·t²/2
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 10)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 10/(s(s + 10))K = 40
%OS = %
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RL ローパスフィルタ は R = 100 Ω, L = 22 mH です。3.6 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 = 100 ΩL = 22 mHf = 3.6 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) = K/(s(s + 1)(s + 9)) である。 ゲイン余裕が 5 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 1)(s + 9))GM = 5 dB
K =