1.直流モーターふつう
k = 0.15 V·s/rad の直流モーターが 48 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 = 48 Vk = 0.15 V·s/rad
n0 = rpm
2.直流モーターむずかしい
直流チョッパが、110 V の直流母線からモーター(k = 0.8 V·s/rad、Ra = 0.4 Ω)に給電します。電機子の平均電圧は D·110 V です。負荷 20 N·m で 1000 rpm の運転となるデューティ比 D を求めなさい。
Vdc = 110 Vk = 0.8 V·s/radRa = 0.4 ΩT = 20 N·mn = 1000 rpm
D = %
3.歯車と歯車列ふつう
960 rpm で回転する 1.1 kW のモータが歯数 20 のピニオンを駆動し、ピニオンは歯数 32 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 = 1.1 kWn1 = 960 rpmN1 = 20N2 = 32η = 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、3000 rpm で回転する入力軸上の歯車 A(歯数 45)が歯車 B(歯数 48)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 24)を駆動する。出力回転速度 nout を求めよ。
nin = 3000 rpmA = 45B = 48C = 16D = 24
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 0.905 V に対する 10 進の出力コード D を求めなさい。
N = 8VFSR = 5 VVin = 0.905 V
D =
6.データ収録とサンプリングむずかしい
オーディオの測定で、フルスケールの正弦波に対する理想的な信号対量子化雑音比が少なくとも 55 dB 必要です。ADC の最小ビット数 N を求めなさい。
SQNR ≥ 55 dB
N =
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 200 Ω のブリッジで、Vs = 9 V です。センサ R₂ が ΔR = 0.4 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 = 9 VR = 200 ΩΔR = 0.4 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
350 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、ひずみは 250 µε です。ブリッジの出力 Vo を mV で求めなさい。
Vs = 2.5 VGF = 2ε = 250 µε
Vo = mV
9.定常偏差と PID 制御ふつう
G(s) = K/(s(s + 10)) の単位フィードバックのループが、ランプ入力 r(t) = 5t に定常偏差 0.01 で追従しなければなりません。ゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/(s(s + 10))r(t) = 5tess = 0.01
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 16 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 2/(s(s + 2)) を制御しています。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 2/(s(s + 2))K = 16
tp = s
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 93/(s² + 12s + 93) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 93/(s² + 12s + 93)
%OS = %
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 15 % にしたい。減衰比 ζ を求めよ。
%OS = 15 %
ζ =