1.直流モーターふつう
直流モーターが 1500 rpm で機械的な電力 7.5 kW を出力します。軸トルク T を求めなさい。
P = 7.5 kWn = 1500 rpm
T = N·m
2.直流モーターむずかしい
直流チョッパが、220 V の直流母線からモーター(k = 0.8 V·s/rad、Ra = 0.25 Ω)に給電します。電機子の平均電圧は D·220 V です。負荷 24 N·m で 1500 rpm の運転となるデューティ比 D を求めなさい。
Vdc = 220 Vk = 0.8 V·s/radRa = 0.25 ΩT = 24 N·mn = 1500 rpm
D = %
3.歯車と歯車列ふつう
直径 120 mm のプーリが 2880 rpm で回り、滑り 1 % のベルトで直径 400 mm のプーリを駆動します。従動プーリの回転速度 n2 を求めなさい。
n1 = 2880 rpmd1 = 120 mmd2 = 400 mms = 1 %
n2 = rpm
4.歯車と歯車列むずかしい
平行掛けのベルトが、直径 100 mm のプーリと直径 300 mm のプーリをつなぎ、その中心は 1200 mm 離れています。小さいほうのプーリへの巻き付け角 θ を度で求めなさい。
d1 = 100 mmd2 = 300 mmC = 1200 mm
θ = °
5.データ収録とサンプリングふつう
センサが 距離 を 1000 mm の範囲で測定し、その出力が ADC の入力範囲全体を満たします。読み取りは 0.1 mm を分解できなければなりません。ADC に必要な最小のビット数 N を求めなさい。
範囲 = 1000 mm分解能 = 0.1 mm
N =
6.データ収録とサンプリングむずかしい
クロック 32 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 = 32 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 100 Ω のブリッジで、Vs = 6 V です。センサ R₂ が ΔR = 0.8 Ω だけ増加します。微小変化の近似を使って、出力 Vab を mV で求めなさい。
Vs = 6 VR = 100 ΩΔR = 0.8 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
120 Ω の辺をもつブリッジに 2.5 V を加え、隣り合う辺にアクティブゲージ 2 枚、1 枚は引張、1 枚は圧縮(1/2 ブリッジ) とします。ゲージ率は 2.05、ひずみは 600 µε です。ブリッジの出力 Vo を mV で求めなさい。
Vs = 2.5 VGF = 2.05ε = 600 µε
Vo = mV
9.定常偏差と PID 制御ふつう
プロセス G(s) = 0.5/(2s + 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/(2s + 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) = 2/(s + 1) を制御しています。閉ループは ωₙ = 6 rad/s、ζ = 1 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 = 6 rad/sζ = 1
Kp =
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 70/(s² + 6s + 70) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 70/(s² + 6s + 70)
σ =
12.ステップ応答むずかしい
R = 14 Ω、L = 50 mH、C = 10 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 = 14 ΩL = 50 mHC = 10 µFV = 24 V
vC,max = V