1. 直流モーター ふつう
T (N·m) n (rpm) Tst = ? n0 k = 0.8 N·m/A、Ra = 0.2 Ω の直流モーターを 240 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 = 240 V k = 0.8 N·m/A Ra = 0.2 Ω
Tstall = N·m
2. 直流モーター むずかしい
+ − 120 V D = ? Ra = 1.2 Ω M + − E n = 500 rpm T = 4.5 N·m 直流チョッパが、120 V の直流母線からモーター(k = 0.75 V·s/rad、Ra = 1.2 Ω)に給電します。電機子の平均電圧は D·120 V です。負荷 4.5 N·m で 500 rpm の運転となるデューティ比 D を求めなさい。
Vdc = 120 V k = 0.75 V·s/rad Ra = 1.2 Ω T = 4.5 N·m n = 500 rpm
D = %
3. 歯車と歯車列 ふつう
N1 = 20 N2 = 60
2900 rpm で回転する 11 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 60 の歯車とかみ合っている。 損失は無視する。 歯車軸の出力トルク T2 を求めよ。
P = 11 kW n1 = 2900 rpm N1 = 20 N2 = 60 η = 100%
T2 = N·m
4. 歯車と歯車列 むずかしい
A = 18 B = 32 C = 24 D = 40
2900 rpm の 4 kW のモータが歯車 A(歯数 18)を駆動し、A は歯車 B(歯数 32)とかみ合う。B と同じ軸にある歯車 C(歯数 24)が出力軸の歯車 D(歯数 40)を駆動する。各かみ合いの効率は 98% である。出力トルク Tout を求めよ。
P = 4 kW nin = 2900 rpm A = 18 B = 32 C = 24 D = 40 ηmesh = 98%
Tout = N·m
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 20 kHz、24 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。10 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 = 1 fs = 20 kHz N = 24 t = 10 min
M = MB
6. データ収録とサンプリング むずかしい
T 5 mV/°C ×4 ∿ 01 N = 12, 10 V ? °C/LSB 温度センサが 5 mV/°C(0 °C で 0 V)を出力します。その信号を 4 倍に増幅し、入力範囲 0〜10 V の 12 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 = 5 mV/°C G = 4 N = 12 VFSR = 10 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
+ − 3 V 220 Ω 220 Ω 220 Ω 220 Ω a b + −
220 Ω のひずみゲージが、4 つの辺がすべて 220 Ω で励起電圧 3 V のブリッジの 1 辺(R₂)になっています。ゲージで消費される電力 Pg を mW で求めなさい。自己発熱が励起電圧を制限します。
Vs = 3 V R = 220 Ω
Pg = mW
8. ホイートストンブリッジとひずみゲージ むずかしい
+ − 10 V 1000 Ω 1000 Ω + ΔR 1000 Ω 1000 Ω a b + − Vo
1/4 ブリッジ(アクティブゲージ 1 枚、GF = 2.1)に 10 V を加えます。測定する最大のひずみは 1200 µε で、そのときアナログ–デジタル変換器の入力で 3.3 V にしなければなりません。増幅器のゲイン G を求めなさい。
Vs = 10 V GF = 2.1 εmax = 1200 µε VFS = 3.3 V
G =
9. 定常偏差と PID 制御 ふつう
プロセス G(s) = 0.5/(2s + 1) を、比例ゲイン K = 9 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 0.5/(2s + 1) K = 9
ess = %
10. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + K = 40 4 s(s + 8) C(s) − 比例制御器 K = 40 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 8)) を制御しています。 ステップ応答のオーバーシュート率 %OS を求めよ。
G(s) = 4/(s(s + 8)) K = 40
%OS = %
11. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 95/(s² + 7s + 95) 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) = 95/(s² + 7s + 95)
%OS = %
12. ステップ応答 むずかしい
t (s) y(t) 1 tp = 1.5 s 10 % 零点をもたない 2 次系のステップ応答で、オーバーシュートは 10 % で、最初のピークは t = 1.5 s に現れる。固有角周波数 ωn を求めよ。
%OS = 10 % tp = 1.5 s
ωn = rad/s