1.直流モーターふつう
k = 0.8 N·m/A、Ra = 0.25 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 = 0.8 N·m/ARa = 0.25 Ω
Tstall = N·m
2.直流モーターむずかしい
他励直流モーター(全界磁で k = 0.12 V·s/rad、Ra = 0.4 Ω、V = 48 V)が、一定の負荷トルク 0.6 N·m を駆動しています。界磁磁束を全磁束の 85 % に減らします。新しい速度 n を求めなさい。
V = 48 Vk = 0.12 V·s/radRa = 0.4 ΩT = 0.6 N·mΦ = 85 %
n = rpm
3.歯車と歯車列ふつう
1440 rpm で回転する 5.5 kW のモータが歯数 36 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 96% である。 歯車軸の出力トルク T2 を求めよ。
P = 5.5 kWn1 = 1440 rpmN1 = 36N2 = 60η = 96%
T2 = N·m
4.歯車と歯車列むずかしい
平行掛けのベルトが、直径 160 mm のプーリと直径 500 mm のプーリをつなぎ、その中心は 1000 mm 離れています。小さいほうのプーリへの巻き付け角 θ を度で求めなさい。
d1 = 160 mmd2 = 500 mmC = 1000 mm
θ = °
5.データ収録とサンプリングふつう
入力範囲 0〜3.3 V の 12 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 1.135 V に対する 10 進の出力コード D を求めなさい。
N = 12VFSR = 3.3 VVin = 1.135 V
D =
6.データ収録とサンプリングむずかしい
温度センサが 1 mV/°C(0 °C で 0 V)を出力します。その信号を 20 倍に増幅し、入力範囲 0〜10 V の 12 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 = 1 mV/°CG = 20N = 12VFSR = 10 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
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 = 10 VR1 = 80 ΩR2 = 400 ΩR3 = 20 ΩR4 = 300 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
350 Ω の辺をもつブリッジに 2.5 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 1200 µε です。ブリッジの出力 Vo を mV で求めなさい。
Vs = 2.5 VGF = 2ε = 1200 µε
Vo = mV
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 10)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 10t に定常偏差 0.5 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 + 10))r(t) = 10tess = 0.5
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 2 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.5 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 2/(s(s + 1))Kp = 2ζ = 0.5
Kd = s
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 78/(s² + 8s + 39) 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) = 78/(s² + 8s + 39)
σ =
12.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 260/(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) = 260/(s(s + 5))
ts = s