1.直流モーターふつう
直流モーター(k = 1.5 N·m/A、Ra = 0.8 Ω)が 240 V で動作し、負荷トルク 60 N·m を駆動します。速度 n を rpm で求めなさい。
V = 240 Vk = 1.5 N·m/ARa = 0.8 ΩT = 60 N·m
n = 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 = 0.4 V·s/rad、Ra = 0.8 Ω、V = 110 V)が、一定の負荷トルク 2.4 N·m を駆動しています。界磁磁束を全磁束の 70 % に減らします。新しい速度 n を求めなさい。
V = 110 Vk = 0.4 V·s/radRa = 0.8 ΩT = 2.4 N·mΦ = 70 %
n = rpm
3.歯車と歯車列ふつう
直径 100 mm のプーリが 720 rpm で回り、滑り 1 % のベルトで直径 250 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 = 720 rpmd1 = 100 mmd2 = 250 mms = 1 %
n2 = rpm
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 18)が歯車 B(歯数 36)を駆動する。歯車 C(歯数 12)は B と同じ軸に固定されており、出力軸上の歯車 D(歯数 18)を駆動する。出力回転速度 nout を求めよ。
nin = 1450 rpmA = 18B = 36C = 12D = 18
nout = rpm
5.データ収録とサンプリングふつう
16 ビット ADC の、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 SQNR を求めなさい。
N = 16
SQNR = dB
6.データ収録とサンプリングむずかしい
温度センサが 20 mV/°C(0 °C で 0 V)を出力します。その信号を 2.5 倍に増幅し、入力範囲 0〜2.5 V の 10 ビット ADC に入力します(1 LSB = VFSR/2ᴺ)。1 LSB に対応する温度変化 ΔTLSB を求めなさい。
S = 20 mV/°CG = 2.5N = 10VFSR = 2.5 V
ΔTLSB = °C
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 330 Ω のブリッジで、Vs = 5 V です。センサ R₂ が ΔR = 49.5 Ω だけ増加します。厳密な出力 Vab を mV で求めなさい。
Vs = 5 VR = 330 ΩΔR = 49.5 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 5 V を加え、アクティブゲージ 4 枚、2 枚が引張、2 枚が圧縮(フルブリッジ) とします。ゲージ率は 2、ひずみは 750 µε です。ブリッジの出力 Vo を mV で求めなさい。
Vs = 5 VGF = 2ε = 750 µε
Vo = mV
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 2t が、G(s) = 5/(s(s + 2)) 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) = 5/(s(s + 2))r(t) = 2t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 10 + Kd·s 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。閉ループの減衰比を ζ = 0.6 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 2/(s(s + 2))Kp = 10ζ = 0.6
Kd = s
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 14/(s² + 2s + 28) 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) = 14/(s² + 2s + 28)
σ =
12.ステップ応答むずかしい
単位負帰還ループの G(s) = K/(s(s + 16)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 30 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 16))%OS = 30 %
K =