1.直流モーターふつう
直流モーターが 120 V の電源から 20 A を引き込みます。電機子抵抗は 0.8 Ω、回転損(摩擦損、風損、鉄損)は 104 W です。効率 η を求めなさい。
V = 120 VIa = 20 ARa = 0.8 ΩProt = 104 W
η = %
2.直流モーターむずかしい
48 V(Ra = 0.25 Ω)の他励直流モーターが、電機子電流 6 A で 1500 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 2.4 A になります。新しい速度 n2 を求めなさい。
V = 48 VRa = 0.25 Ωn1 = 1500 rpmIa1 = 6 AIa2 = 2.4 A
n2 = rpm
3.歯車と歯車列ふつう
960 rpm で回転する 7.5 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 80 の歯車とかみ合っている。 この歯車対の効率は 95% である。 歯車軸の出力トルク T2 を求めよ。
P = 7.5 kWn1 = 960 rpmN1 = 24N2 = 80η = 95%
T2 = N·m
4.歯車と歯車列むずかしい
遊星歯車装置で、太陽歯車の歯数は 30、各遊星歯車の歯数は 24 である。リングギヤを固定し、太陽歯車を 900 rpm で駆動する。遊星キャリヤの回転速度 nc を求めよ。
Ns = 30Np = 24ns = 900 rpm
nc = rpm
5.データ収録とサンプリングふつう
センサが 距離 を 200 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 0.2 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 = 200 mm分解能 = 0.2 mm
N =
6.データ収録とサンプリングむずかしい
クロック 12 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 = 12 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
図のブリッジの、出力端子 a、b から見たテブナン抵抗 Rth を求めなさい。
Vs = 2 VR1 = 400 ΩR2 = 80 ΩR3 = 60 ΩR4 = 10 Ω
Rth = Ω
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 750 µε です。ブリッジの出力 Vo を mV で求めなさい。
Vs = 2.5 VGF = 2ε = 750 µε
Vo = mV
9.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 2·t²/2 が、G(s) = 2(s + 3)/(s²(s + 10)) 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 + 3)/(s²(s + 10))r(t) = 2·t²/2
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) = 5/(s + 2) を制御しています。閉ループは ωₙ = 10 rad/s、ζ = 0.5 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 2)ωₙ = 10 rad/sζ = 0.5
Kp =
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 60/(s² + 7s + 30) 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) = 60/(s² + 7s + 30)
ts = s
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 + 20)) 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 + 20))%OS = 30 %
K =