1. 直流モーター ふつう
T (N·m) n (rpm) Tst = ? n0 k = 0.15 N·m/A、Ra = 1.5 Ω の直流モーターを 24 V につなぎます。速度 0 でのトルク、すなわち拘束トルク Tstall を求めなさい。
V = 24 V k = 0.15 N·m/A Ra = 1.5 Ω
Tstall = N·m
2. 直流モーター むずかしい
+ − 220 V Ra = 1 Ω M + − E n = ? T = 6 N·m 他励直流モーター(全界磁で k = 0.6 V·s/rad、Ra = 1 Ω、V = 220 V)が、一定の負荷トルク 6 N·m を駆動しています。界磁磁束を全磁束の 75 % に減らします。新しい速度 n を求めなさい。
V = 220 V k = 0.6 V·s/rad Ra = 1 Ω T = 6 N·m Φ = 75 %
n = rpm
3. 歯車と歯車列 ふつう
N1 = 30, m = 3 mm
2900 rpm で回転する 3 kW のモータが、歯数 30、モジュール 3 mm のピニオンを駆動する。ピニオンの歯に働く接線力 Ft を求めよ。
P = 3 kW n = 2900 rpm N1 = 30 m = 3 mm
Ft = N
4. 歯車と歯車列 むずかしい
A = 18 B = 32 C = 30 D = 48
複合歯車列において、960 rpm で回転する入力軸上の歯車 A(歯数 18)が歯車 B(歯数 32)を駆動する。歯車 C(歯数 30)は B と同じ軸に固定されており、出力軸上の歯車 D(歯数 48)を駆動する。出力回転速度 nout を求めよ。
nin = 960 rpm A = 18 B = 32 C = 30 D = 48
nout = rpm
5. データ収録とサンプリング ふつう
S D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Tb 11·Tb 19200 Bd, 8N2 UART が 19200 baud で、8N2 形式(データ 8 ビット、パリティなし、ストップビット 2 個、さらにスタートビット)でバイトを送ります。毎秒転送できるデータバイト数の最大値を求めなさい。
baud = 19200 Bd 8N2
RB = B/s
6. データ収録とサンプリング むずかしい
S D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P Tb 11·Tb 19200 Bd, 8E1 10 ビット ADC がすべてのサンプルを UART で 19200 baud、8E1 形式(スタートビット、データ 8 ビット、偶数パリティ、ストップビット 1 個)で送ります。各サンプルは 2 バイトの整数バイトで送られ、通信路は常にふさがっています。エイリアシングなしにサンプリングできる最高の信号周波数 fmax を Hz で求めなさい。
baud = 19200 Bd N = 10 8E1
fmax = Hz
7. ホイートストンブリッジとひずみゲージ ふつう
+ − 12 V R1 = 300 Ω R2 = 60 Ω R3 = 120 Ω R4 = 80 Ω a b G Rg = 200 Ω
抵抗 200 Ω の検流計が、図のブリッジの a と b の間につながれています(Vs = 12 V)。a から b へ流れる検流計電流 Ig を µA で求めなさい。
Vs = 12 V R1 = 300 Ω R2 = 60 Ω R3 = 120 Ω R4 = 80 Ω Rg = 200 Ω
Ig = µA
8. ホイートストンブリッジとひずみゲージ むずかしい
+ − 10 V 1000 Ω − ΔR 1000 Ω + ΔR 1000 Ω + ΔR 1000 Ω − ΔR a b + − Vo = ?
1000 Ω の辺をもつブリッジに 10 V を加え、アクティブゲージ 4 枚、2 枚が引張、2 枚が圧縮(フルブリッジ) とします。ゲージ率は 2、ひずみは 600 µε です。ブリッジの出力 Vo を mV で求めなさい。
Vs = 10 V GF = 2 ε = 600 µε
Vo = mV
9. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 0.5·t²/2 + 10(s + 2) s²(s + 4) C(s) − 放物線入力 r(t) = 0.5·t²/2 が、G(s) = 10(s + 2)/(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 + 2)/(s²(s + 4)) r(t) = 0.5·t²/2
ess =
10. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + Kp + Ki /s 5 s + 5 C(s) − 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) = 5/(s + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 8 rad/s、ζ = 0.7 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 5) ωₙ = 8 rad/s ζ = 0.7
Kp =
11. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 59/(s² + 12s + 59) 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) = 59/(s² + 12s + 59)
tp = s
12. ステップ応答 むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 20 % で、最初のピークは t = 2 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 20 % tp = 2 s
ωn = rad/s