1.直流モーターふつう
k = 0.5 N·m/A、Ra = 2 Ω の直流モーターを 48 V につなぎます。速度 0 でのトルク、すなわち拘束トルク Tstall を求めなさい。
V = 48 Vk = 0.5 N·m/ARa = 2 Ω
Tstall = N·m
2.直流モーターむずかしい
k = 0.4 V·s/rad、Ra = 0.4 Ω の直流モーターが、300 rpm で 4 N·m の負荷を駆動しなければなりません。必要な電機子電圧 V を求めなさい。
k = 0.4 V·s/radRa = 0.4 ΩT = 4 N·mn = 300 rpm
V = V
3.歯車と歯車列ふつう
ベルトが、直径 120 mm の駆動プーリ上を 2880 rpm で走っています。張力は張り側で 600 N、緩み側で 150 N です。伝達される動力 P を kW で求めなさい。
d1 = 120 mmn1 = 2880 rpmT1 = 600 NT2 = 150 N
P = kW
4.歯車と歯車列むずかしい
複合歯車列において、960 rpm で回転する入力軸上の歯車 A(歯数 32)が歯車 B(歯数 50)を駆動する。歯車 C(歯数 32)は B と同じ軸に固定されており、出力軸上の歯車 D(歯数 36)を駆動する。出力回転速度 nout を求めよ。
nin = 960 rpmA = 32B = 50C = 32D = 36
nout = rpm
5.データ収録とサンプリングふつう
レコーダが 1 チャネルを 2 kHz、10 ビット ADC でサンプリングします。各サンプルは整数バイトで保存されます。2 分間の記録に必要なメモリ M を MB(1 MB = 10⁶ バイト)で求めなさい。
n = 1fs = 2 kHzN = 10t = 2 min
M = MB
6.データ収録とサンプリングむずかしい
2.25 kHz の方形波を、アンチエイリアシングフィルタなしで 5 kHz でサンプリングします。方形波には奇数次の高調波 3f₁、5f₁、7f₁、… が含まれます。サンプリングされたデータでは、高調波 5f₁ はどの周波数 fa に現れますか。Hz で答えなさい。
f₁ = 2.25 kHzfs = 5 kHz高調波: 5f₁
fa = Hz
7.ホイートストンブリッジとひずみゲージふつう
抵抗 50 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 = 10 ΩR2 = 600 ΩR3 = 40 ΩR4 = 60 ΩRg = 50 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
E = 110 GPa の部材に貼ったひずみゲージ(GF = 2.12)が、5 V で励起される 1/4 ブリッジを構成しています。出力は 1.06 mV を示します。軸方向応力 σ を MPa で求めなさい。
Vs = 5 VGF = 2.12Vo = 1.06 mVE = 110 GPa
σ = MPa
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 1)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 2 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 4))ess = 2 %
K =
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) = 4/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 3 rad/s、ζ = 0.8 でなければなりません。積分ゲイン Ki を求めなさい。
G(s) = 4/(s + 4)ωₙ = 3 rad/sζ = 0.8
Ki =
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 3/(s² + 2s + 6) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 3/(s² + 2s + 6)
tp = s
12.ステップ応答むずかしい
R = 42 Ω、L = 500 mH、C = 100 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 = 42 ΩL = 500 mHC = 100 µFV = 24 V
vC,max = V