1.直流モーターふつう
k = 0.3 V·s/rad の直流モーターが 48 V で動作します。無負荷時の損失をすべて無視して、無負荷速度 n0 を rpm で求めなさい。
V = 48 Vk = 0.3 V·s/rad
n0 = rpm
2.直流モーターむずかしい
直流チョッパが、220 V の直流母線からモーター(k = 0.2 V·s/rad、Ra = 1.5 Ω)に給電します。電機子の平均電圧は D·220 V です。負荷 0.4 N·m で 800 rpm の運転となるデューティ比 D を求めなさい。
Vdc = 220 Vk = 0.2 V·s/radRa = 1.5 ΩT = 0.4 N·mn = 800 rpm
D = %
3.歯車と歯車列ふつう
直径 150 mm のプーリが 1440 rpm で回り、滑り 2 % のベルトで直径 315 mm のプーリを駆動します。従動プーリの回転速度 n2 を求めなさい。
n1 = 1440 rpmd1 = 150 mmd2 = 315 mms = 2 %
n2 = rpm
4.歯車と歯車列むずかしい
複合歯車列において、1440 rpm で回転する入力軸上の歯車 A(歯数 18)が歯車 B(歯数 36)を駆動する。歯車 C(歯数 12)は B と同じ軸に固定されており、出力軸上の歯車 D(歯数 16)を駆動する。出力回転速度 nout を求めよ。
nin = 1440 rpmA = 18B = 36C = 12D = 16
nout = rpm
5.データ収録とサンプリングふつう
レコーダが 2 チャネルを各 50 kHz、16 ビット ADC でサンプリングします。各サンプルは整数バイトで保存されます。60 分間の記録に必要なメモリ M を MB(1 MB = 10⁶ バイト)で求めなさい。
n = 2fs = 50 kHzN = 16t = 60 min
M = MB
6.データ収録とサンプリングむずかしい
温度センサが 20 mV/°C(0 °C で 0 V)を出力します。その信号を 1 倍に増幅し、入力範囲 0〜3.3 V の 10 ビット ADC に入力します(1 LSB = VFSR/2ᴺ)。1 LSB に対応する温度変化 ΔTLSB を求めなさい。
S = 20 mV/°CG = 1N = 10VFSR = 3.3 V
ΔTLSB = °C
7.ホイートストンブリッジとひずみゲージふつう
4 つの辺がすべて 350 Ω のブリッジで、Vs = 12 V です。センサ R₂ が ΔR = 35 Ω だけ増加します。厳密な出力 Vab を mV で求めなさい。
Vs = 12 VR = 350 ΩΔR = 35 Ω
Vab = mV
8.ホイートストンブリッジとひずみゲージむずかしい
E = 200 GPa の部材に貼ったひずみゲージ(GF = 2)が、3 V で励起される 1/4 ブリッジを構成しています。出力は 2.25 mV を示します。軸方向応力 σ を MPa で求めなさい。
Vs = 3 VGF = 2Vo = 2.25 mVE = 200 GPa
σ = MPa
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 2)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 2t に定常偏差 0.02 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 2))r(t) = 2tess = 0.02
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 1/(s(s + 4)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にするゲイン K を求めなさい。
G(s) = 1/(s(s + 4))ζ = 0.5
K =
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 55/(s² + 4s + 55) 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) = 55/(s² + 4s + 55)
σ =
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、オーバーシュートを 30 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 30 %
ζ =