1.直流モーターふつう
直流モーター(k = 0.3 V·s/rad、Ra = 0.4 Ω)が 24 V で動作します。全負荷時に 6 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 = 24 Vk = 0.3 V·s/radRa = 0.4 ΩIFL = 6 A
SR = %
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 = 1.5 V·s/rad、Ra = 1 Ω、V = 240 V)が、一定の負荷トルク 22.5 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 = 240 Vk = 1.5 V·s/radRa = 1 ΩT = 22.5 N·mΦ = 75 %
n = rpm
3.歯車と歯車列ふつう
1440 rpm で回転する 15 kW のモータが歯数 24 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 96% である。 歯車軸の出力トルク T2 を求めよ。
P = 15 kWn1 = 1440 rpmN1 = 24N2 = 48η = 96%
T2 = N·m
4.歯車と歯車列むずかしい
複合歯車列において、1450 rpm で回転する入力軸上の歯車 A(歯数 24)が歯車 B(歯数 50)を駆動する。歯車 C(歯数 60)は B と同じ軸に固定されており、出力軸上の歯車 D(歯数 72)を駆動する。出力回転速度 nout を求めよ。
nin = 1450 rpmA = 24B = 50C = 60D = 72
nout = rpm
5.データ収録とサンプリングふつう
入力範囲 0〜3.3 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 1.421 V に対する 10 進の出力コード D を求めなさい。
N = 8VFSR = 3.3 VVin = 1.421 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 1 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 = 1 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
抵抗 100 Ω の検流計が、図のブリッジの a と b の間につながれています(Vs = 10 V)。a から b へ流れる検流計電流 Ig を µA で求めなさい。
Vs = 10 VR1 = 20 ΩR2 = 10 ΩR3 = 80 ΩR4 = 60 ΩRg = 100 Ω
Ig = µA
8.ホイートストンブリッジとひずみゲージむずかしい
1000 Ω の辺をもつブリッジに 10 V を加え、アクティブゲージ 1 枚(1/4 ブリッジ) とします。ゲージ率は 2、ひずみは 1500 µε です。ブリッジの出力 Vo を mV で求めなさい。
Vs = 10 VGF = 2ε = 1500 µε
Vo = mV
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 4t が、G(s) = 2(s + 2)/(s(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) = 2(s + 2)/(s(s + 1))r(t) = 4t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 4 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 1)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 5/(s(s + 1))Kp = 4ζ = 0.707
Kd = s
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 8.5/(s² + 3s + 17) で、単位ステップ入力を受ける。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 8.5/(s² + 3s + 17)
ts = 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、オーバーシュートを 2 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 2 %
ζ =