日曜日, 6月 03, 2007

機械を2問、の補足です。

ここの、です。

1問目(問7) 自動制御、とかかな。
二次遅れ要素のの一般形は、固有角周波数をω、減衰係数ζとすると、次式で表される。
G(s) = ω^2/(s^2+2ζωs+ω^2)  (1)
特性方程式は、(1)式の分母を0とおいた式であり、
s^2+2ζωs+ω^2=0
である。

(1)式の周波数伝達関数G(jω)は、
G(jω) = ω^2/{(ω^2-ω^2)+2ζωω}
であり、この式の絶対値(ゲイン)は、
|G(jω)| = ω^2/√{(ω^2-ω^2)^2+4(ζωω)^2}  (2)

である。(2)式の値を最大にする角周波数ωの値を求めるには、分母の値が最小になればいい。
よって、分母をωで微分して0とおき、分母を最小とするωを求めると、
d/dω×√{(ω^2-ω^2)^2+4(ζωω)^2}
この式の根号内をuとおいて、ωで微分すると、

du/dω=2(ω^2-ω^2)(-2ω)+4(ζω)^2(2ω)=0
ω^2-ω^2=2(ζω)^2
ω^2=ω^2(1-2ζ^2)
∴ω=ω^√(1-2ζ^2) (∵ω>0)  (3)

この式の根号内が正の時、(3)式を最大にする角周波数ωが存在する。
よって、減衰係数ζは、
1-2ζ^2>0
∴ζ<1/√2=0.707
となる。すなわち、ζ<0.707となると、この制御系は共振ピーク値を持つ。
共振ピーク値Mpは、(3)式を(2)式に代入する事で求められる。
Mp=|G(jω)|ω=ωn√(1-2ζ^2)=1/2ζ(1-ζ^2)


次、2問目(問8)コンピュータの問題かな。
コンピュータシステムのハードウェアとソフトウェアとの仲立ち(インターフェース)を行い、
コンピュータのシステム管理とユーザーに利用しやすいコンピュータシステムを提供するソフトウェアを、
オペレーティングシステム(以下、OS)という。

OSは、制御プログラム、言語プロセッサ、サービスプログラムから構成されている。
このうち、制御プログラムには、タスク管理、ジョブ管理、データ管理、記憶管理、入出力管理、
障害管理など多数の管理機能がある。
この問題は、OSの管理機能のうち、タスク管理に関するものである。

タスクは、プロセスとも呼ばれ、ハードウェア資源を使う、処理実行の最小単位のことをいう。
言い換えれば、タスクはコンピュータが管理する仕事全体、もしくは中央処理装置が実行する
プログラムのことを意味している。

OSは、タスク管理プログラムによって、中央処理装置(CPU)を割り当てて、
コンピュータシステムの効率的な利用を実行する。
このタスクは実行可能状態、実行状態、待ち状態の
三つの状態を繰り返しながら以下の順序で実行される。

1.OSによって生成されたタスクは、実行可能状態にかれる
2.OSがタスクの実行に必要な資源割り当て(ディスパッチ)をすると実行状態に移行する。
3.実行状態にあるとき、入出力処理などが生じてCPUの実行が中断すると、
タスクは待ち状態におかれる。
4.入出力処理の完了やタイマ割込みなどがあると、待ち状態のタスクは実行可能状態に移行して、
再び実行状態になるのを待つ。
5.このような三つの状態を繰り返してタスクの処理が完了すると、実行状態を終了する。
図を書くのが面倒なんで、下のを参照。みにくい…。


タスク生成              終了
    ↓                  ↑
          ディスパッチなど
実行可能状態    →      実行状態
    ↑        ←        ↓
入出力完了割込など  タイマ割込など    出力動作の完了待ちなど
    ↑                  ↓
    ↑                  ↓
    ↑                  ↓
     待    ち    状      態