1.直流モーターふつう
直流モーターが 220 V の電源から 15 A を引き込みます。電機子抵抗は 1 Ω、回転損(摩擦損、風損、鉄損)は 154 W です。効率 η を求めなさい。
V = 220 VIa = 15 ARa = 1 ΩProt = 154 W
η = %
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 = 0.5 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 90 % 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 = 0.5 ΩT = 0.6 N·mΦ = 90 %
n = rpm
3.歯車と歯車列ふつう
ベルトが、直径 120 mm の駆動プーリ上を 2880 rpm で走っています。張力は張り側で 800 N、緩み側で 320 N です。伝達される動力 P を kW で求めなさい。
d1 = 120 mmn1 = 2880 rpmT1 = 800 NT2 = 320 N
P = kW
4.歯車と歯車列むずかしい
複合歯車列において、2900 rpm で回転する入力軸上の歯車 A(歯数 45)が歯車 B(歯数 50)を駆動する。歯車 C(歯数 20)は B と同じ軸に固定されており、出力軸上の歯車 D(歯数 48)を駆動する。出力回転速度 nout を求めよ。
nin = 2900 rpmA = 45B = 50C = 20D = 48
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
1 kHz の方形波を、アンチエイリアシングフィルタなしで 5 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 = 1 kHzfs = 5 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
4 つの辺がすべて 220 Ω のブリッジで、Vs = 3 V です。センサ R₂ が ΔR = 0.44 Ω だけ増加します。微小変化の近似を使って、出力 Vab を mV で求めなさい。
Vs = 3 VR = 220 ΩΔR = 0.44 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
120 Ω の辺をもつブリッジに 3 V を加え、アクティブゲージ 1 枚(1/4 ブリッジ) とします。ゲージ率は 2、ひずみは 400 µε です。ブリッジの出力 Vo を mV で求めなさい。
Vs = 3 VGF = 2ε = 400 µε
Vo = mV
9.定常偏差と PID 制御ふつう
入力 r(t) = 5 + 5t(ステップとランプの和)が、G(s) = 50(s + 4)/(s(s + 4)(s + 5)) 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) = 50(s + 4)/(s(s + 4)(s + 5))r(t) = 5 + 5t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 50 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 4)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 2/(s(s + 4))K = 50
tp = s
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 86/(s² + 3s + 86) 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) = 86/(s² + 3s + 86)
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) = 10/(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) = 10/(s(s + 5))
ts = s