第三種電気主任技術者・2013年度・機械

2013年度 機械 問13

図は、フィードバック制御におけるブロック線図を示している。この線図において、出力 V2V_{2} を、入力 V1V_{1} 及び外乱 DD を使って表現した場合、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

2013年度 機械 問13の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2013年度 機械 問13

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正答:(5)

要点

正解は(5)。ブロック線図から方程式を立てて解きます。出力 V2V_2 の手前の加合わせ点に注目すると: これを展開して整理します。V2V_2 を含む項を左辺に集めます。

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ブロック線図から方程式を立てて解きます。
出力 V2V_2 の手前の加合わせ点に注目すると:
V2=G1(V1−G2V2)+D V_2 = G_1(V_1 - G_2 V_2) + D
これを展開して整理します。
V2=G1V1−G1G2V2+D V_2 = G_1 V_1 - G_1 G_2 V_2 + D
V2V_2 を含む項を左辺に集めます。
V2+G1G2V2=G1V1+D V_2 + G_1 G_2 V_2 = G_1 V_1 + D
V2(1+G1G2)=G1V1+D V_2 (1 + G_1 G_2) = G_1 V_1 + D
V2=G11+G1G2V1+11+G1G2D V_2 = \dfrac{G_1}{1 + G_1 G_2} V_1 + \dfrac{1}{1 + G_1 G_2} D

この式と一致するのは(5)です。

ブロック線図は、加算点の符号とフィードバック経路を左から右へ読み取るのが決め手です。出力 V2V_2 を一度未知量のまま置き、戻り信号と外乱 DD を加算点で整理してから移項すると、選択肢の形に合わせられます。

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