1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 15/(s² + 3s + 5) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 15/(s² + 3s + 5)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
R = 85 Ω、L = 50 mH、C = 10 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 5 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。 減衰のない固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
R = 85 ΩL = 50 mHC = 10 µFV = 5 V
ωn = rad/s
3.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 1 kΩ, C = 1 nF です。640 kHz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 1 kΩC = 1 nFf = 640 kHz
φ = °
4.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 + 3)(s + 6)) である。 ゲイン余裕が 2 dB となるゲイン K を求めよ。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6))GM = 2 dB
K =
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループは負帰還で、L(s) = 165/(s(s + 1)(s + 10)) です。右半平面にある閉ループ極の個数 N はいくつですか。
L(s) = 165/(s(s + 1)(s + 10))
N =
6.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 + 8)(s² + 8s + 17)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 8)(s² + 8s + 17))
θd = °
7.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 10·t²/2 が、G(s) = 10(s + 5)/(s²(s + 4)) 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 + 5)/(s²(s + 4))r(t) = 10·t²/2
ess =
8.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) = 10/(s + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 10/(s + 5)ωₙ = 4 rad/sζ = 1
Kp =
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 16/(s + 9) を、センサのゲインが H = 0.5 の負帰還ループで制御する。 閉ループの時定数 τ を求めよ。
G(s) = 16/(s + 9)H = 0.5
τ = s
10.ブロック線図むずかしい
プラント G(s) = K/(s(s + 8)(s + 9)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 8)(s + 9))単位負帰還
Kmax =