1.直流モーターふつう
直流モーターが 750 rpm で機械的な電力 1 kW を出力します。軸トルク T を求めなさい。
P = 1 kWn = 750 rpm
T = N·m
2.直流モーターむずかしい
24 V(Ra = 0.2 Ω)の他励直流モーターが、電機子電流 10 A で 1440 rpm で回転しています。負荷が変わり、界磁は変えないまま電流が 6 A になります。新しい速度 n2 を求めなさい。
V = 24 VRa = 0.2 Ωn1 = 1440 rpmIa1 = 10 AIa2 = 6 A
n2 = rpm
3.歯車と歯車列ふつう
960 rpm で回転する 5.5 kW のモータが歯数 45 のピニオンを駆動し、ピニオンは歯数 48 の歯車とかみ合っている。 この歯車対の効率は 98% である。 モータ軸のトルク T1 を求めよ。
P = 5.5 kWn1 = 960 rpmN1 = 45N2 = 48η = 98%
T1 = N·m
4.歯車と歯車列むずかしい
複合歯車列において、960 rpm で回転する入力軸上の歯車 A(歯数 30)が歯車 B(歯数 36)を駆動する。歯車 C(歯数 16)は B と同じ軸に固定されており、出力軸上の歯車 D(歯数 60)を駆動する。出力回転速度 nout を求めよ。
nin = 960 rpmA = 30B = 36C = 16D = 60
nout = 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 12 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 0.168 V に対する 10 進の出力コード D を求めなさい。
N = 12VFSR = 2.5 VVin = 0.168 V
D =
6.データ収録とサンプリングむずかしい
16 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 2 µs かかり、チャネルを切り替えるたびに入力の整定に 1 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 = 16tc = 2 µstset = 1 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
300 Ω のひずみゲージが、4 つの辺がすべて 300 Ω で励起電圧 5 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 = 5 VR = 300 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)に 10 V を加えます。測定する最大のひずみは 1000 µε で、そのときアナログ–デジタル変換器の入力で 3.3 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 = 2εmax = 1000 µεVFS = 3.3 V
G =
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 2.5/(1s + 1) を、比例ゲイン K = 19 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) = 2.5/(1s + 1)K = 19
ess = %
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = 5 + 1/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/((s + 5)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 5 + 1/sG(s) = 4/((s + 5)(s + 10))r(t) = 1t
ess =
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 46.5/(s² + 9s + 93) 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) = 46.5/(s² + 9s + 93)
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) = 295/(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) = 295/(s(s + 10))
ts = s