• 締切済み

ラプラス変換を用いた制御の問題のコト

g(t)=2 (0≦t≦1) , g(t)=0 (1≦t≦∞) 上記のようなインパルス応答をもつ要素に、 u(t)=1 (0≦t≦1) , u(t)=-1 (1≦t≦3) , u(t)=0 (3≦t≦∞) という入力を加えたときの応答を計算せよ。 (1)ラプラス変換を用いる方法 (2)たたみこみ積分を用いる方法 という問題なんですが、やるのを忘れてて、ピンチなんです。(明日提出) カンペキに回答して頂かなくても結構なので、解き方というか、 ヒントだけでもおねがいします。 一応これから、徹夜で解く努力はするつもりなんですが、 自信がないということで、書き込みました。 ―――――――――――― (1)についての試み インパルス応答から伝達関数を求めようと思って、 伝達関数をG(s)として、 G(s)=int_0^1{2e^(-st)}dt + int_1^∞{0}dt (LaTeX風の書き方です) とやって、伝達関数を求めて、 さらに、u(t)のラプラス変換をU(s)として、 U(s)を、G(s)と同じような方法で求めて、 Y(s)=G(s)*U(s)より応答のラプラス変換を求めて、それを逆ラプラス変換 しようと思ったら、逆ラプラス変換でけへんのです... このやりかたは間違ってるのでしょうか?

noname#4530
noname#4530
  • 科学
  • 回答数1
  • ありがとう数8

みんなの回答

  • msndance
  • ベストアンサー率27% (12/43)
回答No.1

単位ステップ関数u(t)=1(t>=0),u(t)=0(t<0)をラプラス変換したら、 U(S)=1/sになることは知ってますね? この単位ステップ関数を使うと、 g(t)=2 (0≦t≦1) , g(t)=0 (1≦t≦∞) は、 g(t)=2u(t)-2u(t-1) と書けるので、ラプラス変換が簡単にできますよね。 今さらじゃ、遅いかな? レポートは、どうなりましたか?

noname#4530
質問者

お礼

サッカー勝ったー――! いいぞニッポン代表! というのは関係ないんですが、ちょっとうれしかったもので、つい。 (※サッカー興味なかったらごめんなさい) そんなこんなで、回答どうもありがとうございましタ。 レポートは、間にあいませんでしたが、ベツニいいです。 ところで、思ったんですが、 g(0)=2となるはずが、 g(0)=2u(0)-2u(0)=2-2=0 となってしまって、合わない、ということに なってしまいますが...  どうでしょう? まぁ、レポートにはもう関係することもないので、 ヒマなときにでもおねがいします。

noname#4530
質問者

補足

興奮しててちょっと書き間違えました。 g(1)=2u(1)-2u(0)=2-2=0ではないか?のまちがいでした。

関連するQ&A

  • ラプラス変換 単位ステップ応答がよくわかりません

    ラプラス変換で 次の伝達関数で表わされるシステムのインパルス応答g(t)と ステップ応答y(t)を求めよという問題です。 G(s)=2/(s^2+2s+2) 僕はこれをG(s)=2・[1/{(s+1)^2+1}]と変形し ラプラス逆変換の公式から g(t)=2{e^(-t)}sintとしました。 次にこれからステップ応答を求める時に (1){2/(s^2+2s+2)}(1/s)を逆変換するやり方 (2)g(t)を0からtまで積分するやり方 の2通りで求めました。 (1)でやると {2/(s^2+2s+2)}(1/s)=(1/s)-[(s+1)/{(s+1)^2+1}])-[1/{(s+1)^2+1}] と変形できることより、変換の公式をつかって y(t)=u_s(t)-{e^(-t)}cost-{e^(-t)}sintとなりました。 (ただしu_s(t)は単位ステップ応答) 一方(2)でやると y(t)=2∫[0→t][{e^(-t)}sint]dt =1-{e^(-t)}cost-{e^(-t)}sint となって答えが違くなってしまったのですが、"u_s(t)"と"1"のどちらを正解とすればよいのでしょうか。 u_s(t)は「t≧0では1,t<0では0」「1」とは違いますよね。 なんだかわからないのはステップ関数がよくわかってないことが原因の気がします。詳しい方、この解答でよいのかどうかお願いします。

  • ラプラス変換について

    1.ラプラス変換Y(s)の求め方を教えて下さ い。 (1) y(t) = 10 + 5t (2) y(t) = 5e^-t ー e^-5t (3) y(t) = Asinat + Bcosbt 2.ラプラス変換して、伝達関数G(S) (X(S)/F (s))の求め方を教えて下さい。初期値 は0です。 (1) 2x(t) +10dx(t)/dt=f(t) (2) x(t) +1/5∫x(t)dt=f(t) (3) 2d^2 x(t)/dt^2 +10dx(t)/dt +5x(t)=f (t) 3.逆ラプラス変換のやり方を教えて下さ い。 (1) F(s)=17s/(2sー1)(s^2 +4) (2) F(s)=2s+5/s^2+4s+13 (3) F(s)=1/(sー1)^3 以上教えていただけないでしょうか?

  • 制御工学における微分要素のインパルス応答について

    皆さんよろしくお願いいたします。 制御工学で過渡応答を勉強しております。 微分要素の過渡応答において、インパルス応答が導出できません。 インパルス応答は、逆ラプラス変換演算子をL^-1[ ]とし、伝達関数をG(s)とすると次式で定義されています。 g(t)=L^-1[G(s)] 今、微分要素の伝達関数を比例係数KとしてG(s)=Ksとします。 するとインパルス応答は次式のようになります。 g(t)=L^-1[Ks]=KL^-1[s] ここで逆ラプラス変換L^-1[s]の結果がどうなるかが分かりません。 ある教科書にはその結果はδ関数を用いて L^-1[s]=δ^(1)(t) とδ関数の一回微分で表わされてました。 なぜこのようになるのか、式をどのように導出したのか、その過程が分かりません。 さらに、この関数をグラフに描くとすれば、どうなるのでしょうか。 ご存知の方いらっしゃいましたら、ご教示をお願いいたします。

  • 制御工学のラプラス変換について

    ラプラス変換の問題で質問お願いいたします。 g(t)=u(t)-u(t-T)のときg(t)をラプラス変換せよ。 解答の途中を見ると以下のようになっています。 G(s)=∫(0→∞) g(t)e^-st dt=∫(o→T) 1・e^-st dt g(t)の部分が何故1になるのかわからないのですが、教えて頂けないでしょうか?

  • ラプラス変換

    (x1(t))'=-x1(t)+x2(t) (x2(t))'=-x2(t)+u(t) という問題で、初期値 x1(t)=x2(t)=0 ここで、 2 (0<=t<=1) u(t)= -1 (1<=t<=2) 0 ( t>=2 ) このときの応答x1(t)を求めよ。 但し、’は一階微分のことで、<= は以上という意味です。 この回答をできるだけ詳しくおねがいします。 たぶん、ラプラス変換の問題だと思うのですが、自分でしたら以下のところでつまりました。 L^(-1)[1/{(s+1)^2}*U(s)]= ?? L^(-1)は、[]の中の逆ラプラス変換で、u(t)をラプラス変換するとU(s)。

  • システム制御に関する問題です。

    状態方程式が次式で与えられるシステムを考える。 d/dt|x1| = | 0 1||x1| + |0|u    |x2| |-5 -6||x2|  |1| y = |5 0||x1|        |x2| (A) uからyへの伝達関数H(s)を求めよ。 ********************************** (A)で伝達関数は H(s) = Y(s)/U(s) = 5/s^2+6s+5 として求めました。 ********************************** u(t) = 1 (t>=0), x1(0) = 0,x2(0) = 0であるとき、y(t) (t>=0) を求めよ。という問題なんですが、 自分はY(s) = H(s)U(s)をラプラス逆変換して y(t) = 1 + e^-5t /4 - 5e^-t /4 としました。答えはあっているのでしょうか? x1(0) = 0,x2(0) = 0はなぜ与えられたのか教えてください。

  • ステップ応答 とラプラス逆変換について

    伝達関数が分かっています。 そのシステムの単位ステップ応答は伝達関数に1/sを掛けた後、ラプラス逆変換をすれば求められますが、それはなぜですか? 説明できないので返答お願いします。

  • 伝達関数 ラプラス変換

    回路方程式 i=i1+i2 u=R1i+1/C1∫(i1)dt y=R2i2 y=(1/C1∫(i1)dt)- L(di2/dt) を初期値0でラプラス変換しUからYへの伝達関数を求めたいのですがどのようにして導けばいいでしょうか? 初期値0でラプラス変換するところまではできますが、伝達関数を導くところまで変形できません。 お手数おかけしますが教えていただきたいです。また、この問題以外でも伝達関数を求めるコツなどがありましたら、教えていただきたいです。 よろしくお願いいたします。

  • デルタ関数のラプラス変換について。

    デルタ関数の1階微分した関数のラプラス変換について教えてください。 L【dδ(t)/dt】についてです。 f(t)をラプラス変換したものをF(s)として。 L【dδ(t)/dt】=s-δ(0)・・・(*) になります。 ここで、δ(0) の部分なんですが。 デルタ関数だと t≠0 のとき δ(t)=0         t=0 のとき δ(0)=∞ になるので、s-δ(0)=∞ になってしまいます。 どう考えればいいでしょうか。 ご存知のかた教えてください。よろしくおねがいします。

  • ラプラス逆変換

    ステップ関数(s軸上の関数) u(s-a) s>a:1, s<a:0 この関数の逆ラプラス変換は解けるのでしょうか? 一般にu(t-a)のラプラス変換は解けると思うのですが 上記のような場合はどうなるのでしょうか? ご存知の方がいらっしゃいましたら、ご教授願います。 よろしくお願いします。