1. 直流モーター ふつう
T (N·m) n (rpm) Tst = ? n0 k = 0.1 N·m/A、Ra = 1 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 = 0.1 N·m/A Ra = 1 Ω
Tstall = N·m
2. 直流モーター むずかしい
+ − 240 V D = ? Ra = 1.2 Ω M + − E n = 500 rpm T = 3.75 N·m 直流チョッパが、240 V の直流母線からモーター(k = 0.75 V·s/rad、Ra = 1.2 Ω)に給電します。電機子の平均電圧は D·240 V です。負荷 3.75 N·m で 500 rpm の運転となるデューティ比 D を求めなさい。
Vdc = 240 V k = 0.75 V·s/rad Ra = 1.2 Ω T = 3.75 N·m n = 500 rpm
D = %
3. 歯車と歯車列 ふつう
N1 = 24 N2 = 60
1450 rpm で回転する 15 kW のモータが歯数 24 のピニオンを駆動し、ピニオンは歯数 60 の歯車とかみ合っている。 この歯車対の効率は 95% である。 モータ軸のトルク T1 を求めよ。
P = 15 kW n1 = 1450 rpm N1 = 24 N2 = 60 η = 95%
T1 = N·m
4. 歯車と歯車列 むずかしい
d1 = 200 mm d2 = 250 mm 1440 rpm C = 500 mm T1 = 800 N T2 P = ?
平行掛けのベルトが、200 rpm の直径 1440 mm の駆動プーリと直径 250 mm のプーリをつなぎ、中心は 500 mm 離れています。摩擦係数は 0.35 で、張り側の張力は 800 N を超えてはなりません。ベルトが滑らずに伝達できる最大動力 P を kW で求めなさい(遠心力の影響は無視します)。
d1 = 200 mm n1 = 1440 rpm d2 = 250 mm C = 500 mm μ = 0.35 T1 = 800 N
P = kW
5. データ収録とサンプリング ふつう
Vin N = 10 2.5 V 2ᴺ − 1 0 1 LSB 1.564 V ? 入力範囲 0〜2.5 V の 10 ビット ADC が切り捨てを行い、その出力コードは ⌊Vin /LSB⌋、1 LSB = VFSR /2ᴺ です。入力 1.564 V に対する 10 進の出力コード D を求めなさい。
N = 10 VFSR = 2.5 V Vin = 1.564 V
D =
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 1/fbaud 1 MHz / (16·D) クロック 1 MHz のマイクロコントローラが、UART のボーレートを fclk /(16·D) に設定します。D は最も近い値に丸めた整数です。目標は 4800 baud です。実際のボーレートの誤差を百分率で求めなさい(速すぎる場合を正とします)。
fclk = 1 MHz 目標値 = 4800 Bd
e = %
7. ホイートストンブリッジとひずみゲージ ふつう
+ − 9 V R1 = 250 Ω R2 = 250 Ω R3 = 250 Ω R4 = 10 Ω a b + − Rth = ?
図のブリッジの、出力端子 a、b から見たテブナン抵抗 Rth を求めなさい。
Vs = 9 V R1 = 250 Ω R2 = 250 Ω R3 = 250 Ω R4 = 10 Ω
Rth = Ω
8. ホイートストンブリッジとひずみゲージ むずかしい
+ − V 120 Ω 120 Ω + ΔR 120 Ω 120 Ω a b + −
ゲージ率 2.05 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 0.1845 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 Ω GF = 2.05 ΔR = 0.1845 Ω
ε = µε
9. 定常偏差と PID 制御 ふつう
R(s) + K (s + 2)(s + 5) C(s) − 単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 2)(s + 5)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 10 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 2)(s + 5)) ess = 10 %
K =
10. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + Kp + Ki /s 1 s + 2 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) = 1/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 2 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) = 1/(s + 2) ωₙ = 2 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) = 148/(s² + 13s + 74) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 148/(s² + 13s + 74)
%OS = %
12. ステップ応答 むずかしい
k = 500 N/m c = 14 N·s/m m = 2.5 kg F = 100 N x(t) 質量 m = 2.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 500 N/m のばねと粘性ダンパ c = 14 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 100 N を突然加える。 減衰比 ζ を求めよ。
m = 2.5 kg k = 500 N/m c = 14 N·s/m F = 100 N
ζ =