1.直流モーターふつう
k = 0.4 V·s/rad の直流モーターが 120 V で動作します。無負荷時の損失をすべて無視して、無負荷速度 n0 を rpm で求めなさい。
V = 120 Vk = 0.4 V·s/rad
n0 = rpm
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 = 1.2 V·s/rad、Ra = 1.2 Ω、V = 220 V)が、一定の負荷トルク 12 N·m を駆動しています。界磁磁束を全磁束の 75 % に減らします。新しい速度 n を求めなさい。
V = 220 Vk = 1.2 V·s/radRa = 1.2 ΩT = 12 N·mΦ = 75 %
n = rpm
3.歯車と歯車列ふつう
ベルトが、直径 125 mm の駆動プーリ上を 1440 rpm で走っています。張力は張り側で 1000 N、緩み側で 250 N です。伝達される動力 P を kW で求めなさい。
d1 = 125 mmn1 = 1440 rpmT1 = 1000 NT2 = 250 N
P = kW
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 18、各遊星歯車の歯数は 15 である。リングギヤを固定し、太陽歯車を 1800 rpm で駆動する。遊星キャリヤの回転速度 nc を求めよ。
Ns = 18Np = 15ns = 1800 rpm
nc = rpm
5.データ収録とサンプリングふつう
UART が 38400 baud で、8E2 形式(データ 8 ビット、偶数パリティビット、ストップビット 2 個、さらにスタートビット)でバイトを送ります。毎秒転送できるデータバイト数の最大値を求めなさい。
baud = 38400 Bd8E2
RB = B/s
6.データ収録とサンプリングむずかしい
24 ビット ADC がすべてのサンプルを UART で 38400 baud、8N1 形式(スタートビット、データ 8 ビット、ストップビット 1 個)で送ります。各サンプルは 3 バイトの整数バイトで送られ、通信路は常にふさがっています。エイリアシングなしにサンプリングできる最高の信号周波数 fmax を Hz で求めなさい。
baud = 38400 BdN = 248N1
fmax = Hz
7.ホイートストンブリッジとひずみゲージふつう
図のブリッジの、出力端子 a、b から見たテブナン抵抗 Rth を求めなさい。
Vs = 9 VR1 = 80 ΩR2 = 800 ΩR3 = 50 ΩR4 = 300 Ω
Rth = 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
アクティブゲージ 1 枚の 1/4 ブリッジ(GF = 2)に 3 V を加えます。荷重がかかると、出力は 0.6 mV を示します。ひずみ ε を µε で求めなさい。
Vs = 3 VGF = 2Vo = 0.6 mV
ε = µε
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 0.5/(1s + 1) を、比例ゲイン K = 5 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/(1s + 1)K = 5
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 + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 5 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 + 1)ωₙ = 5 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) = 4/(s² + s + 4) で、単位ステップ入力を受ける。 固有角周波数 ωn を rad/s で求めよ。
G(s) = 4/(s² + s + 4)
ωn = rad/s
12.ステップ応答むずかしい
質量 m = 5 kg のおもりが、ばね定数 k = 2000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 40 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 20 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 5 kgk = 2000 N/mc = 40 N·s/mF = 20 N
tp = s