1.直流モーターふつう
直流モーター(k = 0.4 V·s/rad、Ra = 0.2 Ω)が 120 V で動作します。全負荷時に 40 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 = 120 Vk = 0.4 V·s/radRa = 0.2 ΩIFL = 40 A
SR = %
2.直流モーターむずかしい
直流チョッパが、240 V の直流母線からモーター(k = 0.75 V·s/rad、Ra = 1.5 Ω)に給電します。電機子の平均電圧は D·240 V です。負荷 6 N·m で 400 rpm の運転となるデューティ比 D を求めなさい。
Vdc = 240 Vk = 0.75 V·s/radRa = 1.5 ΩT = 6 N·mn = 400 rpm
D = %
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 1500 N、緩み側で 300 N です。伝達される動力 P を kW で求めなさい。
d1 = 120 mmn1 = 2880 rpmT1 = 1500 NT2 = 300 N
P = kW
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 400 mm のプーリをつなぎ、その中心は 600 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 = 400 mmC = 600 mm
θ = °
5.データ収録とサンプリングふつう
9 kHz の正弦波を、アンチエイリアシングフィルタなしで 10 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。kHz で答えなさい。
f = 9 kHzfs = 10 kHz
fa = kHz
6.データ収録とサンプリングむずかしい
クロック 20 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 57600 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 = 20 MHz目標値 = 57600 Bd
e = %
7.ホイートストンブリッジとひずみゲージふつう
220 Ω のひずみゲージが、4 つの辺がすべて 220 Ω で励起電圧 6 V のブリッジの 1 辺(R₂)になっています。ゲージで消費される電力 Pg を mW で求めなさい。自己発熱が励起電圧を制限します。
Vs = 6 VR = 220 Ω
Pg = mW
8.ホイートストンブリッジとひずみゲージむずかしい
1/4 ブリッジ(アクティブゲージ 1 枚、GF = 2.12)に 10 V を加えます。測定する最大のひずみは 500 µε で、そのときアナログ–デジタル変換器の入力で 10 V にしなければなりません。増幅器のゲイン G を求めなさい。
Vs = 10 VGF = 2.12εmax = 500 µεVFS = 10 V
G =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 2·t²/2 が、G(s) = 10(s + 3)/(s²(s + 1)) 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) = 10(s + 3)/(s²(s + 1))r(t) = 2·t²/2
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) = 2/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 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) = 2/(s + 2)ωₙ = 4 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) = 100/(s² + 14s + 100) 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) = 100/(s² + 14s + 100)
tp = s
12.ステップ応答むずかしい
零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 12 % で、最初のピークは t = 0.5 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 12 %tp = 0.5 s
ωn = rad/s