1.直流モーターふつう
直流モーター(k = 1.5 V·s/rad、Ra = 0.5 Ω)が 240 V で動作します。全負荷時に 15 A が流れます。無負荷電流を無視して、速度変動率 SR = (n₀ − nFL)/nFL を百分率で求めなさい。
V = 240 Vk = 1.5 V·s/radRa = 0.5 ΩIFL = 15 A
SR = %
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 = 0.8 V·s/rad、Ra = 0.8 Ω、V = 120 V)が、一定の負荷トルク 8 N·m を駆動しています。界磁磁束を全磁束の 70 % に減らします。新しい速度 n を求めなさい。
V = 120 Vk = 0.8 V·s/radRa = 0.8 ΩT = 8 N·mΦ = 70 %
n = rpm
3.歯車と歯車列ふつう
1500 rpm で回転する 15 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 80 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 = 15 kWn1 = 1500 rpmN1 = 12N2 = 80η = 95%
T2 = N·m
4.歯車と歯車列むずかしい
平行掛けのベルトが、直径 100 mm のプーリと直径 200 mm のプーリをつなぎ、その中心は 1000 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 = 100 mmd2 = 200 mmC = 1000 mm
θ = °
5.データ収録とサンプリングふつう
入力範囲が 0〜3.3 V の ADC が、1 mV 以下のステップを分解しなければなりません。最小のビット数 N を求めなさい。
VFSR = 3.3 V分解能 = 1 mV
N =
6.データ収録とサンプリングむずかしい
温度センサが 1 mV/°C(0 °C で 0 V)を出力します。その信号を 2 倍に増幅し、入力範囲 0〜5 V の 12 ビット ADC に入力します(1 LSB = VFSR/2ᴺ)。1 LSB に対応する温度変化 ΔTLSB を求めなさい。
S = 1 mV/°CG = 2N = 12VFSR = 5 V
ΔTLSB = °C
7.ホイートストンブリッジとひずみゲージふつう
抵抗 20 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 = 5 V)。a から b へ流れる検流計電流 Ig を µA で求めなさい。
Vs = 5 VR1 = 50 ΩR2 = 800 ΩR3 = 1000 ΩR4 = 10 ΩRg = 20 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
1000 Ω の辺をもつブリッジに 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 2.1、ひずみは 200 µε です。ブリッジの出力 Vo を mV で求めなさい。
Vs = 5 VGF = 2.1ε = 200 µε
Vo = mV
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 2/(10s + 1) を、比例ゲイン K = 2 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/(10s + 1)K = 2
ess = %
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 5 + 0.5/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 20/((s + 1)(s + 2)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 2t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 5 + 0.5/sG(s) = 20/((s + 1)(s + 2))r(t) = 2t
ess =
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 69/(s² + 13s + 69) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 69/(s² + 13s + 69)
σ =
12.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 90/(s(s + 12)) 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) = 90/(s(s + 12))
ts = s