1.直流モーターふつう
直流モーターが 3000 rpm で機械的な電力 0.75 kW を出力します。軸トルク T を求めなさい。
P = 0.75 kWn = 3000 rpm
T = N·m
2.直流モーターむずかしい
120 V の直流モーターの電機子抵抗は 0.5 Ω です。始動電流を 40 A に制限する直列の始動抵抗 Rst を求めなさい。
V = 120 VRa = 0.5 ΩImax = 40 A
Rst = Ω
3.歯車と歯車列ふつう
ベルトが、直径 150 mm の駆動プーリ上を 1500 rpm で走っています。張力は張り側で 400 N、緩み側で 80 N です。伝達される動力 P を kW で求めなさい。
d1 = 150 mmn1 = 1500 rpmT1 = 400 NT2 = 80 N
P = kW
4.歯車と歯車列むずかしい
遊星歯車装置で、太陽歯車の歯数は 12、各遊星歯車の歯数は 18 である。遊星キャリヤを固定し、太陽歯車を 900 rpm で駆動する。リングギヤの回転速度 nr(大きさ)を求めよ。
Ns = 12Np = 18ns = 900 rpm
nr = rpm
5.データ収録とサンプリングふつう
センサが 温度 を 200 °C の範囲で測定し、その出力が ADC の入力範囲全体を満たします。読み取りは 0.25 °C を分解できなければなりません。ADC に必要な最小のビット数 N を求めなさい。
範囲 = 200 °C分解能 = 0.25 °C
N =
6.データ収録とサンプリングむずかしい
10 kHz の方形波を、アンチエイリアシングフィルタなしで 50 kHz でサンプリングします。方形波には奇数次の高調波 3f₁、5f₁、7f₁、… が含まれます。サンプリングされたデータでは、高調波 7f₁ はどの周波数 fa に現れますか。kHz で答えなさい。
f₁ = 10 kHzfs = 50 kHz高調波: 7f₁
fa = kHz
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 400 Ω のブリッジで、Vs = 9 V です。センサ R₂ が ΔR = 100 Ω だけ増加します。厳密な出力 Vab を mV で求めなさい。
Vs = 9 VR = 400 ΩΔR = 100 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
350 Ω の辺をもつブリッジに 3 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 2.12、ひずみは 1000 µε です。ブリッジの出力 Vo を mV で求めなさい。
Vs = 3 VGF = 2.12ε = 1000 µε
Vo = mV
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 5t が、G(s) = 10/(s(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) = 10/(s(s + 10))r(t) = 5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 2 + 5/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/((s + 1)(s + 4)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 5t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 5/sG(s) = 5/((s + 1)(s + 4))r(t) = 5t
ess =
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 53/(s² + 7s + 53) 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) = 53/(s² + 7s + 53)
%OS = %
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、オーバーシュートは 40 % で、最初のピークは t = 1 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 40 %tp = 1 s
ωn = rad/s