1.直流モーターふつう
k = 0.3 N·m/A、Ra = 0.8 Ω の直流モーターを 48 V につなぎます。速度 0 でのトルク、すなわち拘束トルク Tstall を求めなさい。
V = 48 Vk = 0.3 N·m/ARa = 0.8 Ω
Tstall = N·m
2.直流モーターむずかしい
220 V(Ra = 0.5 Ω)の他励直流モーターが、電機子電流 30 A で 1000 rpm で回転しています。負荷が変わり、界磁は変えないまま電流が 60 A になります。新しい速度 n2 を求めなさい。
V = 220 VRa = 0.5 Ωn1 = 1000 rpmIa1 = 30 AIa2 = 60 A
n2 = rpm
3.歯車と歯車列ふつう
1450 rpm で回転する 0.75 kW のモータが歯数 12 のピニオンを駆動し、ピニオンは歯数 18 の歯車とかみ合っている。 この歯車対の効率は 96% である。 歯車軸の出力トルク T2 を求めよ。
P = 0.75 kWn1 = 1450 rpmN1 = 12N2 = 18η = 96%
T2 = N·m
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 30)が歯車 B(歯数 45)を駆動する。歯車 C(歯数 12)は B と同じ軸に固定されており、出力軸上の歯車 D(歯数 30)を駆動する。出力回転速度 nout を求めよ。
nin = 2900 rpmA = 30B = 45C = 12D = 30
nout = rpm
5.データ収録とサンプリングふつう
850 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 = 850 Hzfs = 1 kHz
fa = Hz
6.データ収録とサンプリングむずかしい
クロック 2 MHz のマイクロコントローラが、UART のボーレートを fclk/(16·D) に設定します。D は最も近い値に丸めた整数です。目標は 2400 baud です。実際のボーレートの誤差を百分率で求めなさい(速すぎる場合を正とします)。
fclk = 2 MHz目標値 = 2400 Bd
e = %
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 470 Ω のブリッジで、Vs = 10 V です。センサ R₂ が ΔR = 23.5 Ω だけ増加します。厳密な出力 Vab を mV で求めなさい。
Vs = 10 VR = 470 ΩΔR = 23.5 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
ゲージ率 2.05 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 0.0492 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 = 2.05ΔR = 0.0492 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) = 1t に定常偏差 0.01 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 = 0.01
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) = 5/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 1 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 1)ωₙ = 10 rad/sζ = 1
Ki =
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 152/(s² + 14s + 76) 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) = 152/(s² + 14s + 76)
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) = 220/(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) = 220/(s(s + 6))
ts = s