1.直流モーターふつう
直流モーターが 48 V の電源から 6 A を引き込みます。電機子抵抗は 0.4 Ω、回転損(摩擦損、風損、鉄損)は 8 W です。効率 η を求めなさい。
V = 48 VIa = 6 ARa = 0.4 ΩProt = 8 W
η = %
2.直流モーターむずかしい
k = 0.75 V·s/rad、Ra = 1 Ω の直流モーターが、750 rpm で 3 N·m の負荷を駆動しなければなりません。必要な電機子電圧 V を求めなさい。
k = 0.75 V·s/radRa = 1 ΩT = 3 N·mn = 750 rpm
V = V
3.歯車と歯車列ふつう
2900 rpm で回転する 4 kW のモータが歯数 18 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 96% である。 歯車軸の出力トルク T2 を求めよ。
P = 4 kWn1 = 2900 rpmN1 = 18N2 = 80η = 96%
T2 = N·m
4.歯車と歯車列むずかしい
遊星歯車装置で、太陽歯車の歯数は 16、各遊星歯車の歯数は 15 である。遊星キャリヤを固定し、太陽歯車を 1440 rpm で駆動する。リングギヤの回転速度 nr(大きさ)を求めよ。
Ns = 16Np = 15ns = 1440 rpm
nr = rpm
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 1.558 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 = 1.558 V
D =
6.データ収録とサンプリングむずかしい
クロック 24 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 19200 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 = 24 MHz目標値 = 19200 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 250 Ω のブリッジで、Vs = 15 V です。センサ R₂ が ΔR = 62.5 Ω だけ増加します。厳密な出力 Vab を mV で求めなさい。
Vs = 15 VR = 250 ΩΔR = 62.5 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
アクティブゲージ 1 枚の 1/4 ブリッジ(GF = 2)に 10 V を加えます。荷重がかかると、出力は 1.25 mV を示します。ひずみ ε を µε で求めなさい。
Vs = 10 VGF = 2Vo = 1.25 mV
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 0.02 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) = 1tess = 0.02
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 4 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 8)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 10/(s(s + 8))K = 4
tp = s
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 7/(s² + 3s + 7) 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) = 7/(s² + 3s + 7)
tp = s
12.ステップ応答むずかしい
R = 9 Ω、L = 200 mH、C = 100 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 24 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 コンデンサ電圧のピーク値 vC,max を求めよ。
R = 9 ΩL = 200 mHC = 100 µFV = 24 V
vC,max = V