1.直流モーターふつう
直流モーターが 1800 rpm で機械的な電力 5.5 kW を出力します。軸トルク T を求めなさい。
P = 5.5 kWn = 1800 rpm
T = N·m
2.直流モーターむずかしい
直流チョッパが、48 V の直流母線からモーター(k = 0.3 V·s/rad、Ra = 0.25 Ω)に給電します。電機子の平均電圧は D·48 V です。負荷 1.5 N·m で 500 rpm の運転となるデューティ比 D を求めなさい。
Vdc = 48 Vk = 0.3 V·s/radRa = 0.25 ΩT = 1.5 N·mn = 500 rpm
D = %
3.歯車と歯車列ふつう
直径 80 mm のプーリが 720 rpm で回り、滑り 3 % のベルトで直径 450 mm のプーリを駆動します。従動プーリの回転速度 n2 を求めなさい。
n1 = 720 rpmd1 = 80 mmd2 = 450 mms = 3 %
n2 = rpm
4.歯車と歯車列むずかしい
平行掛けのベルトが、直径 120 mm のプーリと直径 200 mm のプーリをつなぎ、その中心は 1200 mm 離れています。小さいほうのプーリへの巻き付け角 θ を度で求めなさい。
d1 = 120 mmd2 = 200 mmC = 1200 mm
θ = °
5.データ収録とサンプリングふつう
入力範囲 0〜2.5 V の 8 ビット ADC が切り捨てを行い、その出力コードは ⌊Vin/LSB⌋、1 LSB = VFSR/2ᴺ です。入力 0.34 V に対する 10 進の出力コード D を求めなさい。
N = 8VFSR = 2.5 VVin = 0.34 V
D =
6.データ収録とサンプリングむずかしい
240 Hz の方形波を、アンチエイリアシングフィルタなしで 2 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 = 240 Hzfs = 2 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
図のブリッジの、出力端子 a、b から見たテブナン抵抗 Rth を求めなさい。
Vs = 10 VR1 = 150 ΩR2 = 100 ΩR3 = 20 ΩR4 = 600 Ω
Rth = 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
350 Ω の辺をもつブリッジに 2.5 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 2.12、ひずみは 600 µε です。ブリッジの出力 Vo を mV で求めなさい。
Vs = 2.5 VGF = 2.12ε = 600 µε
Vo = mV
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 4t が、G(s) = 5/(s(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) = 5/(s(s + 5))r(t) = 4t
ess =
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) = 5/(s + 5) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 0.8 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 5)ωₙ = 10 rad/sζ = 0.8
Kp =
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 27.5/(s² + 5s + 55) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 27.5/(s² + 5s + 55)
ζ =
12.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 300/(s(s + 8)) 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) = 300/(s(s + 8))
ts = s