1.直流モーターふつう
直流モーターが 960 rpm で機械的な電力 0.5 kW を出力します。軸トルク T を求めなさい。
P = 0.5 kWn = 960 rpm
T = N·m
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 = 1 V·s/rad、Ra = 1.2 Ω、V = 110 V)が、一定の負荷トルク 6 N·m を駆動しています。界磁磁束を全磁束の 80 % に減らします。新しい速度 n を求めなさい。
V = 110 Vk = 1 V·s/radRa = 1.2 ΩT = 6 N·mΦ = 80 %
n = rpm
3.歯車と歯車列ふつう
1500 rpm で回転する 7.5 kW のモータが歯数 16 のピニオンを駆動し、ピニオンは歯数 40 の歯車とかみ合っている。 この歯車対の効率は 98% である。 歯車軸の出力トルク T2 を求めよ。
P = 7.5 kWn1 = 1500 rpmN1 = 16N2 = 40η = 98%
T2 = N·m
4.歯車と歯車列むずかしい
複合歯車列において、1440 rpm で回転する入力軸上の歯車 A(歯数 18)が歯車 B(歯数 32)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 20)を駆動する。出力回転速度 nout を求めよ。
nin = 1440 rpmA = 18B = 32C = 12D = 20
nout = rpm
5.データ収録とサンプリングふつう
入力範囲 0〜5 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 0.599 V に対する 10 進の出力コード D を求めなさい。
N = 8VFSR = 5 VVin = 0.599 V
D =
6.データ収録とサンプリングむずかしい
2 チャネルのマルチプレクサが 1 つの ADC に接続されています。1 回の変換に 10 µs かかり、チャネルを切り替えるたびに入力の整定に 2 µs かかります。チャネルは休みなく順に走査されます。各チャネルのサンプリング周波数 fs を kHz で求めなさい。
n = 2tc = 10 µstset = 2 µs
fs = kHz
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 100 Ω のブリッジに 3 V を供給します。センサ R₂ が変化すると、出力は Vab = 71.43 mV を示します。R₂ の厳密な変化量 ΔR を求めなさい。
Vs = 3 VR = 100 ΩVab = 71.43 mV
ΔR = 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
ゲージ率 2 の 350 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 0.42 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 = 350 ΩGF = 2ΔR = 0.42 Ω
ε = µε
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 0.5/(10s + 1) を、比例ゲイン K = 20 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) = 0.5/(10s + 1)K = 20
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 + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 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 + 2)ωₙ = 3 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) = 132/(s² + 8s + 44) 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) = 132/(s² + 8s + 44)
tp = s
12.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = 45/(s(s + 10)) 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) = 45/(s(s + 10))
ts = s