1. 直流モーター ふつう
k = 1.5 V·s/rad の直流モーターが 120 V で動作します。無負荷時の損失をすべて無視して、無負荷速度 n0 を rpm で求めなさい。
V = 120 V k = 1.5 V·s/rad
n0 = rpm
2. 直流モーター むずかしい
+ − 48 V Rst = ? Ra = 0.5 Ω 10 A M + − E = 0 n = 0 T 48 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 10 A に制限する直列の始動抵抗 Rst を求めなさい。
V = 48 V Ra = 0.5 Ω Imax = 10 A
Rst = Ω
3. 歯車と歯車列 ふつう
N1 = 20 N2 = 40
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 40 の歯車とかみ合っている。 この歯車対の効率は 95% である。 歯車軸の出力トルク T2 を求めよ。
P = 1.1 kW n1 = 2900 rpm N1 = 20 N2 = 40 η = 95%
T2 = N·m
4. 歯車と歯車列 むずかしい
A = 15 B = 60 C = 18 D = 50
960 rpm の 7.5 kW のモータが歯車 A(歯数 15)を駆動し、A は歯車 B(歯数 60)とかみ合う。B と同じ軸にある歯車 C(歯数 18)が出力軸の歯車 D(歯数 50)を駆動する。各かみ合いの効率は 98% である。出力トルク Tout を求めよ。
P = 7.5 kW nin = 960 rpm A = 15 B = 60 C = 18 D = 50 ηmesh = 98%
Tout = N·m
5. データ収録とサンプリング ふつう
1 2 8 ⋮ 8 ch ∿ 01 N = 12 5 kHz ? MB レコーダが 8 チャネルを各 5 kHz、12 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。1 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 = 8 fs = 5 kHz N = 12 t = 1 min
M = MB
6. データ収録とサンプリング むずかしい
f 0 fs /2 fs 2fs 3fs 4 kHz 7f₁ ? 4 kHz の方形波を、アンチエイリアシングフィルタなしで 10 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 = 4 kHz fs = 10 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
+ − 3 V 250 Ω 250 Ω + ΔR 250 Ω 250 Ω a b + − 84.91 mV
4 つの辺がすべて 250 Ω のブリッジに 3 V を供給します。センサ R₂ が変化すると、出力は Vab = 84.91 mV を示します。R₂ の厳密な変化量 ΔR を求めなさい。
Vs = 3 V R = 250 Ω Vab = 84.91 mV
ΔR = 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
+ − 5 V 350 Ω 350 Ω + ΔR 350 Ω 350 Ω a b + − 0.625 mV
E = 210 GPa の部材に貼ったひずみゲージ(GF = 2)が、5 V で励起される 1/4 ブリッジを構成しています。出力は 0.625 mV を示します。軸方向応力 σ を MPa で求めなさい。
Vs = 5 V GF = 2 Vo = 0.625 mV E = 210 GPa
σ = MPa
9. 定常偏差と PID 制御 ふつう
プロセス G(s) = 2/(2s + 1) を、比例ゲイン K = 9 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 2/(2s + 1) K = 9
ess = %
10. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + K = 40 10 s(s + 8) C(s) − 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) = 10/(s(s + 8)) を制御しています。 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) = 10/(s(s + 8)) K = 40
ts = s
11. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 6/(s² + s + 6) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 6/(s² + s + 6)
ζ =
12. ステップ応答 むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 5)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 2 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 5)) %OS = 2 %
K =