1.直流モーターふつう
直流モーターが 110 V の電源から 20 A を引き込みます。電機子抵抗は 0.2 Ω、回転損(摩擦損、風損、鉄損)は 106 W です。効率 η を求めなさい。
V = 110 VIa = 20 ARa = 0.2 ΩProt = 106 W
η = %
2.直流モーターむずかしい
小型の直流モーターの電機子抵抗は 1 Ω で、24 V で動作します。回転損を無視して、どの速度でも発生できる最大の機械的電力 Pmax を求めなさい。
V = 24 VRa = 1 Ω
Pmax = W
3.歯車と歯車列ふつう
2900 rpm で回転する 1.1 kW のモータが歯数 20 のピニオンを駆動し、ピニオンは歯数 72 の歯車とかみ合っている。 この歯車対の効率は 96% である。 モータ軸のトルク T1 を求めよ。
P = 1.1 kWn1 = 2900 rpmN1 = 20N2 = 72η = 96%
T1 = N·m
4.歯車と歯車列むずかしい
複合歯車列において、1450 rpm で回転する入力軸上の歯車 A(歯数 16)が歯車 B(歯数 48)を駆動する。歯車 C(歯数 30)は B と同じ軸に固定されており、出力軸上の歯車 D(歯数 50)を駆動する。出力回転速度 nout を求めよ。
nin = 1450 rpmA = 16B = 48C = 30D = 50
nout = rpm
5.データ収録とサンプリングふつう
6 ビット ADC の、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 SQNR を求めなさい。
N = 6
SQNR = dB
6.データ収録とサンプリングむずかしい
200 Hz の方形波を、アンチエイリアシングフィルタなしで 1 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。Hz で答えなさい。
f₁ = 200 Hzfs = 1 kHz高調波: 7f₁
fa = Hz
7.ホイートストンブリッジとひずみゲージふつう
抵抗 500 Ω の検流計が、図のブリッジの a と b の間につながれています(Vs = 9 V)。a から b へ流れる検流計電流 Ig を µA で求めなさい。
Vs = 9 VR1 = 600 ΩR2 = 150 ΩR3 = 80 ΩR4 = 80 ΩRg = 500 Ω
Ig = µA
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 10 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 2.1、ひずみは 250 µε です。ブリッジの出力 Vo を mV で求めなさい。
Vs = 10 VGF = 2.1ε = 250 µε
Vo = mV
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 2)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 1t に定常偏差 0.1 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 + 2))r(t) = 1tess = 0.1
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 5)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 5/(s(s + 5))K = 40
%OS = %
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 184/(s² + 9s + 92) 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) = 184/(s² + 9s + 92)
σ =
12.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 20/(s(s + 6)) 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) = 20/(s(s + 6))
ts = s