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、220 V の直流母線からモーター(k = 0.25 V·s/rad、Ra = 1 Ω)に給電します。電機子の平均電圧は D·220 V です。負荷 0.5 N·m で 600 rpm の運転となるデューティ比 D を求めなさい。
Vdc = 220 Vk = 0.25 V·s/radRa = 1 ΩT = 0.5 N·mn = 600 rpm
D = %
3.歯車と歯車列ふつう
1500 rpm で回転する 3 kW のモータが歯数 18 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 96% である。 モータ軸のトルク T1 を求めよ。
P = 3 kWn1 = 1500 rpmN1 = 18N2 = 80η = 96%
T1 = N·m
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 24)が歯車 B(歯数 45)を駆動する。歯車 C(歯数 18)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 = 960 rpmA = 24B = 45C = 18D = 24
nout = rpm
5.データ収録とサンプリングふつう
UART が 4800 baud で、8E2 形式(データ 8 ビット、偶数パリティビット、ストップビット 2 個、さらにスタートビット)でバイトを送ります。毎秒転送できるデータバイト数の最大値を求めなさい。
baud = 4800 Bd8E2
RB = B/s
6.データ収録とサンプリングむずかしい
クロック 10 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 57600 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 = 10 MHz目標値 = 57600 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 = 12 VR1 = 60 ΩR2 = 10 ΩR3 = 300 ΩR4 = 400 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
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 2.1、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 = 5 VGF = 2.1ε = 600 µε
Vo = mV
9.定常偏差と PID 制御ふつう
ランプ入力 r(t) = 1t が、G(s) = 2(s + 3)/(s(s + 2)(s + 4)) 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)/(s(s + 2)(s + 4))r(t) = 1t
ess =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PD 制御器 C(s) = 25 + Kd·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s(s + 2)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.9 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 5/(s(s + 2))Kp = 25ζ = 0.9
Kd = s
11.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 64/(s² + 12s + 64) 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) = 64/(s² + 12s + 64)
%OS = %
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 + 2)) である。ステップ応答のオーバーシュートが 25 % になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 2))%OS = 25 %
K =