1.直流モーターふつう
k = 1 N·m/A、Ra = 0.4 Ω の直流モーターを 220 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 = 220 Vk = 1 N·m/ARa = 0.4 Ω
Tstall = N·m
2.直流モーターむずかしい
240 V(Ra = 1.5 Ω)の他励直流モーターが、電機子電流 15 A で 900 rpm で回転しています。負荷が変わり、界磁は変えないまま電流が 9 A になります。新しい速度 n2 を求めなさい。
V = 240 VRa = 1.5 Ωn1 = 900 rpmIa1 = 15 AIa2 = 9 A
n2 = rpm
3.歯車と歯車列ふつう
直径 120 mm のプーリが 960 rpm で回り、滑り 3 % のベルトで直径 500 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 = 960 rpmd1 = 120 mmd2 = 500 mms = 3 %
n2 = rpm
4.歯車と歯車列むずかしい
複合歯車列において、2900 rpm で回転する入力軸上の歯車 A(歯数 25)が歯車 B(歯数 48)を駆動する。歯車 C(歯数 16)は B と同じ軸に固定されており、出力軸上の歯車 D(歯数 25)を駆動する。出力回転速度 nout を求めよ。
nin = 2900 rpmA = 25B = 48C = 16D = 25
nout = rpm
5.データ収録とサンプリングふつう
入力範囲が 0〜5 V の ADC が、5 mV 以下のステップを分解しなければなりません。最小のビット数 N を求めなさい。
VFSR = 5 V分解能 = 5 mV
N =
6.データ収録とサンプリングむずかしい
12 ビット ADC がすべてのサンプルを UART で 19200 baud、8N1 形式(スタートビット、データ 8 ビット、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 BdN = 128N1
fmax = Hz
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 100 Ω のブリッジで、Vs = 15 V です。センサ R₂ が ΔR = 0.1 Ω だけ増加します。微小変化の近似を使って、出力 Vab を mV で求めなさい。
Vs = 15 VR = 100 ΩΔR = 0.1 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
ゲージ率 2 の 120 Ω のひずみゲージを鋼棒に接着します。荷重がかかると抵抗が 0.192 Ω 増加します。ひずみ ε をマイクロストレイン (µε) で求めなさい。
R = 120 ΩGF = 2ΔR = 0.192 Ω
ε = µε
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 5t が、G(s) = 5(s + 2)/(s(s + 4)(s + 5)) 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) = 5(s + 2)/(s(s + 4)(s + 5))r(t) = 5t
ess =
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) = 10/(s(s + 5)) 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) = 10/(s(s + 5))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) = 38/(s² + 12s + 76) 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) = 38/(s² + 12s + 76)
σ =
12.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 75/(s(s + 5)) である。ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、閉ループのステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 75/(s(s + 5))
ts = s