1. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ปานกลาง
T (N·m) n (rpm) 0.5 N·m n0 nFL มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (k = 0.25 V·s/rad, Ra = 2 Ω) ทำงานจาก 48 V ที่เต็มโหลดดึงกระแส 2 A ถ้าไม่คิดกระแสขณะไม่มีโหลด จงหาการควบคุมความเร็ว SR = (n₀ − nFL )/nFL เป็นเปอร์เซ็นต์
V = 48 V k = 0.25 V·s/rad Ra = 2 Ω IFL = 2 A
SR = %
2. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ยาก
+ − 220 V D = ? Ra = 1.5 Ω M + − E n = 800 rpm T = 6 N·m ช็อปเปอร์ไฟฟ้ากระแสตรงป้อนมอเตอร์ (k = 0.75 V·s/rad, Ra = 1.5 Ω) จากบัสไฟตรง 220 V แรงดันอาร์เมเจอร์เฉลี่ยคือ D·220 V จงหาดิวตี้ไซเคิล D ที่ทำให้มอเตอร์หมุนที่ 800 rpm กับโหลด 6 N·m
Vdc = 220 V k = 0.75 V·s/rad Ra = 1.5 Ω T = 6 N·m n = 800 rpm
D = %
3. เฟืองและชุดเฟือง ปานกลาง
N1 = 24 N2 = 48
มอเตอร์ 11 kW หมุนที่ 2900 rpm ขับเฟืองเล็กที่มี 24 ฟัน ซึ่งขบกับเฟืองที่มี 48 ฟัน คู่เฟืองมีประสิทธิภาพ 98% หาแรงบิดขาออก T2 บนเพลาของเฟือง
P = 11 kW n1 = 2900 rpm N1 = 24 N2 = 48 η = 98%
T2 = N·m
4. เฟืองและชุดเฟือง ยาก
A = 40 B = 60 C = 15 D = 25
ในชุดเฟืองประกอบ เฟือง A (40 ฟัน) บนเพลาขาเข้าหมุนที่ 2900 rpm ขับเฟือง B (60 ฟัน) เฟือง C (15 ฟัน) ติดอยู่กับเพลาเดียวกับ B และขับเฟือง D (25 ฟัน) บนเพลาขาออก หาความเร็วรอบขาออก nout
nin = 2900 rpm A = 40 B = 60 C = 15 D = 25
nout = rpm
5. การได้มาซึ่งข้อมูลและการสุ่ม ปานกลาง
Vin N = 18 VFSR 2ᴺ − 1 0 1 LSB จงหาอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนจากการควอนไทซ์ในอุดมคติ SQNR ของ ADC 18 บิต สำหรับคลื่นไซน์เต็มสเกล
N = 18
SQNR = dB
6. การได้มาซึ่งข้อมูลและการสุ่ม ยาก
T 5 mV/°C ×4 ∿ 01 N = 12, 5 V ? °C/LSB เซนเซอร์อุณหภูมิให้ 5 mV/°C (0 V ที่ 0 °C) สัญญาณถูกขยาย 4 เท่าและป้อนเข้า ADC 12 บิตที่มีช่วง 0 ถึง 5 V (1 LSB = VFSR /2ᴺ) จงหาการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ΔTLSB ที่ตรงกับหนึ่ง LSB
S = 5 mV/°C G = 4 N = 12 VFSR = 5 V
ΔTLSB = °C
7. บริดจ์วีตสโตนและสเตรนเกจ ปานกลาง
+ − 10 V 120 Ω 120 Ω 120 Ω 120 Ω a b + −
สเตรนเกจ 120 Ω เป็นแขนหนึ่ง (R₂) ของบริดจ์ที่มีแขนสี่ข้างเท่ากันข้างละ 120 Ω และแรงดันกระตุ้น 10 V จงหากำลัง Pg ที่สูญเสียในเกจ ในหน่วย mW การร้อนขึ้นเองจำกัดแรงดันกระตุ้น
Vs = 10 V R = 120 Ω
Pg = mW
8. บริดจ์วีตสโตนและสเตรนเกจ ยาก
+ − V 350 Ω 350 Ω + ΔR 350 Ω 350 Ω a b + −
สเตรนเกจ 350 Ω ที่มีตัวประกอบเกจ 2 ติดอยู่กับแท่งเหล็กกล้า เมื่อรับโหลด ความต้านทานเพิ่มขึ้น 0.35 Ω จงหาความเครียด ε ในหน่วยไมโครสเตรน (µε)
R = 350 Ω GF = 2 ΔR = 0.35 Ω
ε = µε
9. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ปานกลาง
วงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วยที่มี G(s) = K/(s(s + 5)) ต้องตามแรมป์ r(t) = 2t ด้วยค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัว 0.02 จงหาอัตราขยาย K
G(s) = K/(s(s + 5)) r(t) = 2t ess = 0.02
K =
10. ค่าความคลาดเคลื่อนสถานะคงตัวและการควบคุม PID ยาก
R(s) + K = 16 2 s(s + 8) C(s) − ตัวควบคุมสัดส่วน K = 16 ขับโรงงาน G(s) = 2/(s(s + 8)) ในวงฟีดแบ็กหนึ่งหน่วย จงหาเวลาเข้าสู่ค่าคงตัวที่เกณฑ์ 2 % ts ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได โดยใช้ ts ≈ 4/(ζωₙ)
G(s) = 2/(s(s + 8)) K = 16
ts = s
11. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ปานกลาง
ระบบหนึ่งมีฟังก์ชันถ่ายโอน G(s) = 186/(s² + 9s + 93) และรับอินพุตขั้นบันไดหนึ่งหน่วย จงหาเวลาถึงจุดสูงสุด tp ของการตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได
G(s) = 186/(s² + 9s + 93)
tp = s
12. การตอบสนองต่อสัญญาณขั้นบันได ยาก
k = 5000 N/m c = 42 N·s/m m = 4 kg F = 50 N x(t) มวล m = 4 kg แขวนอยู่กับสปริง k = 5000 N/m และตัวหน่วงแบบหนืด c = 42 N·s/m (m·x″ + c·x′ + k·x = F) เริ่มจากหยุดนิ่งในสมดุล แล้วออกแรงคงที่ F = 50 N กะทันหัน หาอัตราส่วนการหน่วง ζ
m = 4 kg k = 5000 N/m c = 42 N·s/m F = 50 N
ζ =