第三種電気主任技術者・2020年度・機械

2020年度 機械 問17(b)

図は、ある周波数伝達関数 W(jω)W(j\omega) のボード線図の一部であり、折れ線近似でゲイン特性を示している。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

図のゲイン特性を示すブロック線図として、最も適切なものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし、入力を R(jω)R(j\omega)、出力を C(jω)C(j\omega) として、図のゲイン特性を示しているものとする。

2020年度 機械 問17(b)の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2020年度 機械 問17(b)

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正答:(4)

要点

正解は(4)。選択肢のブロック線図を閉ループ等価に直し、全体が 100/(0.5s+1) になるものを選びます。前向き要素、フィードバック要素、直列ゲインを順に畳み込むことが決め手です。

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ブロック線図の特定
全体の伝達関数が (a) で求めた 1001+0.5s\dfrac{100}{1 + 0.5 s} (s=jωs=j\omega)となるものを選びます。
選択肢(4)のブロック線図を確認します。
ループ部分の伝達関数 L(s)L(s) は、前向き要素 1s\dfrac{1}{s}、フィードバック要素 22 なので、
L(s)=1/s1+1/s⋅2=1s+2 L(s) = \dfrac{1/s}{1 + 1/s \cdot 2} = \dfrac{1}{s+2}
これに直列にゲイン 200 がかかります。
G(s)=200⋅L(s)=200s+2=1000.5s+1 G(s) = 200 \cdot L(s) = \dfrac{200}{s+2} = \dfrac{100}{0.5s + 1}
これは求めた伝達関数と一致します。

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