1.直流モーターふつう
直流モーター(k = 0.75 N·m/A、Ra = 1.5 Ω)が 240 V で動作し、負荷トルク 15 N·m を駆動します。速度 n を rpm で求めなさい。
V = 240 Vk = 0.75 N·m/ARa = 1.5 ΩT = 15 N·m
n = rpm
2.直流モーターむずかしい
k = 0.2 V·s/rad、Ra = 0.2 Ω の直流モーターが、600 rpm で 1 N·m の負荷を駆動しなければなりません。必要な電機子電圧 V を求めなさい。
k = 0.2 V·s/radRa = 0.2 ΩT = 1 N·mn = 600 rpm
V = V
3.歯車と歯車列ふつう
直径 100 mm のプーリが 2880 rpm で回り、滑り 2.5 % のベルトで直径 400 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 = 2880 rpmd1 = 100 mmd2 = 400 mms = 2.5 %
n2 = rpm
4.歯車と歯車列むずかしい
平行掛けのベルトが、直径 125 mm のプーリと直径 300 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 = 125 mmd2 = 300 mmC = 1000 mm
θ = °
5.データ収録とサンプリングふつう
レコーダが 4 チャネルを各 2 kHz、14 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。10 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 = 4fs = 2 kHzN = 14t = 10 min
M = MB
6.データ収録とサンプリングむずかしい
オーディオの測定で、フルスケールの正弦波に対する理想的な信号対量子化雑音比が少なくとも 70 dB 必要です。ADC の最小ビット数 N を求めなさい。
SQNR ≥ 70 dB
N =
7.ホイートストンブリッジとひずみゲージふつう
1000 Ω のひずみゲージが、4 つの辺がすべて 1000 Ω で励起電圧 2 V のブリッジの 1 辺(R₂)になっています。ゲージで消費される電力 Pg を mW で求めなさい。自己発熱が励起電圧を制限します。
Vs = 2 VR = 1000 Ω
Pg = mW
8.ホイートストンブリッジとひずみゲージむずかしい
1000 Ω の辺をもつブリッジに 2.5 V を加え、隣り合う辺にアクティブゲージ 2 枚、1 枚は引張、1 枚は圧縮(1/2 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
入力 r(t) = 2 + 0.5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 5/(s(s + 5)(s + 10)) 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(s + 5)(s + 10))r(t) = 2 + 0.5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
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 = 0.8 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/sζ = 0.8
Kp =
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 228/(s² + 3s + 76) で、単位ステップ入力を受ける。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 228/(s² + 3s + 76)
ts = s
12.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 300/(s(s + 10)) 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) = 300/(s(s + 10))
ts = s