ミニテスト 建築物環境衛生管理技術者

自動制御と流体力学 ミニテスト【第2回】

自動制御と流体力学」の内容から出題するミニテスト第2回(全5問)です。オフセットの解消、フィードフォワード制御、層流と乱流、自動制御の3要素をチェックしましょう。

自動制御と流体力学 ミニテスト

第1回 第2回 第3回

テストの使い方

まず自分で答えを考えてから「解答を見る」をタップしてください。間違えた問題は解説記事に戻って確認すると効果的です。

第1問

比例制御(P制御)のオフセットに関する記述として、正しいものはどれか。

(1)オフセットとは制御が全く効かなくなる現象である
(2)オフセットとは設定値に対して一定のズレが残る現象で、I制御で解消できる
(3)オフセットはD制御で解消する
(4)オフセットが残っても制御精度に影響はない
(5)オフセットは二位置制御でのみ発生する

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正解:(2)オフセットとは設定値に対して一定のズレが残る現象で、I制御で解消できる
オフセット(定常偏差)とは、比例制御で設定値に対して一定のズレが残る現象です。例えば設定温度26℃に対して26.5℃で安定してしまうような状態です。このオフセットを解消するために積分(I)制御を追加します。I制御は偏差を時間をかけて蓄積し、ゼロに近づけます。D制御はオフセット解消ではなく応答速度の向上に寄与します。

第2問

フィードフォワード制御に関する記述として、正しいものはどれか。

(1)フィードフォワード制御は結果を見てから修正する方式である
(2)フィードフォワード制御は予測が外れても問題にならない
(3)フィードフォワード制御は外乱を予測して先に対処する方式で、フィードバック制御と併用するのが一般的
(4)フィードフォワード制御だけで十分な精度が得られるため単独で使用する
(5)フィードフォワード制御はフィードバック制御より応答が遅い

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正解:(3)フィードフォワード制御は外乱を予測して先に対処する方式で、フィードバック制御と併用するのが一般的
フィードフォワード制御は外乱を予測して先に対処する方式です。「外気温が上がりそう→先に冷房を強める」のように先読みして動作するため応答が速いですが、予測が外れると逆効果になるリスクがあります。そのためフィードバック制御(結果を見て修正)と併用するのが一般的です。

第3問

流れの状態に関する記述として、正しいものはどれか。

(1)層流の圧力損失は流速の2乗に比例する
(2)乱流の圧力損失は流速に比例する
(3)ダクトや配管内の流れは通常、層流である
(4)層流は整然と平行に流れ、圧力損失は流速に比例する
(5)レイノルズ数が大きいと層流になる

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正解:(4)層流は整然と平行に流れ、圧力損失は流速に比例する
層流は流体が整然と平行に流れる状態で、レイノルズ数が小さいときに発生します。圧力損失は流速に比例(1乗)です。乱流は流体が不規則に流れる状態で、レイノルズ数が大きいときに発生し、圧力損失は流速の2乗に比例します。ダクトや配管内の流れは通常乱流です。

第4問

自動制御の3要素に関する記述として、正しいものはどれか。

(1)検出部は弁やダンパを動かす装置である
(2)調節部はセンサーで温度等を測定する装置である
(3)操作部は設定値と比較して操作量を決定する装置である
(4)検出部(センサー)→ 調節部(コントローラー)→ 操作部(アクチュエータ)の順に動作する
(5)操作部はセンサーの一種である

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正解:(4)検出部(センサー)→ 調節部(コントローラー)→ 操作部(アクチュエータ)の順に動作する
自動制御の3要素は、検出部(センサー)が温度・湿度等を測定し、調節部(コントローラー)が設定値と比較して操作量を決定し、操作部(アクチュエータ)が弁やダンパを動かすという順序で動作します。家庭のエアコンも同じ原理で、室温センサー→マイコン→圧縮機の回転数調整という流れです。

第5問

ダクトの断面変化と圧力に関する記述として、正しいものはどれか。

(1)ダクトが狭くなると流速が下がり、静圧が下がる
(2)ダクトが広くなると流速が上がり、動圧が増加する
(3)ダクトが狭くなると流速が上がり、静圧が下がる
(4)ダクトの断面が変わっても静圧は変化しない
(5)ダクトの断面が変わっても動圧は変化しない

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正解:(3)ダクトが狭くなると流速が上がり、静圧が下がる
ベルヌーイの定理により、ダクトの断面が狭くなると流速が上がり(動圧が増加)静圧が下がります。逆にダクトの断面が広くなると流速が下がり、静圧が上がります。全圧(静圧+動圧)は摩擦損失を無視すれば一定です。水道のホースの先を指でつまむと水が勢いよく飛ぶのも同じ原理です。

解説記事で知識を復習しましょう。

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