1.直流モーターふつう
直流モーターが 1000 rpm で機械的な電力 0.5 kW を出力します。軸トルク T を求めなさい。
P = 0.5 kWn = 1000 rpm
T = N·m
2.直流モーターむずかしい
220 V の直流モーターの電機子抵抗は 0.4 Ω です。始動電流を 50 A に制限する直列の始動抵抗 Rst を求めなさい。
V = 220 VRa = 0.4 ΩImax = 50 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 1440 rpm で走っています。張力は張り側で 500 N、緩み側で 100 N です。伝達される動力 P を kW で求めなさい。
d1 = 150 mmn1 = 1440 rpmT1 = 500 NT2 = 100 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 16)が歯車 B(歯数 18)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 80)を駆動する。出力回転速度 nout を求めよ。
nin = 2900 rpmA = 16B = 18C = 30D = 80
nout = rpm
5.データ収録とサンプリングふつう
800 Hz の正弦波を、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。サンプル中ではどの周波数 fa に現れますか。Hz で答えなさい。
f = 800 Hzfs = 1 kHz
fa = Hz
6.データ収録とサンプリングむずかしい
300 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 3f₁ はどの周波数 fa に現れますか。Hz で答えなさい。
f₁ = 300 Hzfs = 1 kHz高調波: 3f₁
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 50 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 = 6 V)。a から b へ流れる検流計電流 Ig を µA で求めなさい。
Vs = 6 VR1 = 10 ΩR2 = 400 ΩR3 = 20 ΩR4 = 50 ΩRg = 50 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
ゲージ率 2.12 の 120 Ω のひずみゲージを鋼棒に接着します。荷重がかかると抵抗が 0.0636 Ω 増加します。ひずみ ε をマイクロストレイン (µε) で求めなさい。
R = 120 ΩGF = 2.12ΔR = 0.0636 Ω
ε = µε
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) = 5t に定常偏差 0.02 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) = 5tess = 0.02
K =
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) = 4/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 4/(s + 1)ωₙ = 5 rad/sζ = 1
Kp =
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 126/(s² + 3s + 63) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 126/(s² + 3s + 63)
tp = s
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 + 10)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 20 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 10))%OS = 20 %
K =