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第三種電気主任技術者令和7年度 下期機械問 13

令和7年度 下期 第三種電気主任技術者 機械 問13

難度標準

図のブロック線図で示す制御系において,R(jω) と C(jω) 間の合成周波数伝達関数 C(jω)/R(jω) を示す式として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

問13の図表1

選択肢

解説

結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成

展開
結論Layer 1

加え合わせ点1の出力を E(jω) とし,以下 (jω) を省略する。

詳細Layer 2
展開

【加え合わせ点1】R が+,G₃ を通った帰還信号が−で入るので

E = R − G₃C

補足Layer 3
展開

【加え合わせ点2】E が分岐して G₁ と G₂ に並列に入り,G₁ の出力が+,G₂ の出力が−で合流するので

C = G₁E − G₂E = (G₁ − G₂)E

【整理】第1式を第2式に代入すると

C = (G₁ − G₂)(R − G₃C)

C{1 + (G₁ − G₂)G₃} = (G₁ − G₂)R

したがって

C/R = (G₁ − G₂) / (1 + G₁G₃ − G₂G₃)

これは「前向き伝達関数 (G₁ − G₂) を,G₃ による負帰還でまとめた形」G/(1 + GH) に G = G₁ − G₂,H = G₃ を当てはめたものと一致する。よって正答は(3)。

各選択肢の解説

(1)

G₁G₃ / (1 + G₁G₂G₃)

誤り。分子に帰還要素 G₃ が含まれているが,R から C への前向き経路は G₁ と G₂ の並列(差)のみで G₃ を通らないため,分子に G₃ は現れない。また並列結合の G₁ と G₂ は積 G₁G₂ ではなく差 G₁ − G₂ として扱われる。

(2)

G₁G₂ / (1 + G₁G₂G₃)

誤り。G₁ と G₂ を直列(積 G₁G₂)として扱い,G₃ で負帰還をかけた形になっている。図では G₁ と G₂ は同じ点から分岐して加え合わせ点2で合流する並列結合であり,G₂ 側は−で加わるため,前向き伝達関数は G₁ − G₂ である。

(3)

(G₁ − G₂) / (1 + G₁G₃ − G₂G₃)

正しい。E = R − G₃C,C = (G₁ − G₂)E を連立すると C/R = (G₁ − G₂)/(1 + G₁G₃ − G₂G₃) となり,この式と一致する。

(4)

(G₁ + G₂ + G₁G₂) / (1 + G₂ + G₁G₂G₃)

誤り。前向き経路は G₁ と G₂ の並列(差)なので,分子に積 G₁G₂ の項は現れない。また図中のループはすべて G₃ を通るので,分母に G₃ を含まない単独の G₂ の項も現れない。

(5)

G₁ / (1 + G₁G₂ + G₁G₃)

誤り。G₁ を前向き要素とし,G₂ と G₃ をともに G₁ の出力からの負帰還として扱った形になっている。図の G₂ は帰還要素ではなく G₁ と並列の前向き要素であり,G₂ の寄与が分子に −G₂ として現れる必要がある。

この解説は?
AI生成

解説は公式の問題文・公式解答を基に作成しています。 事実誤認・選択肢の取り違え・最新法令の反映漏れ等を含む可能性があるため、 重要な判断は必ずリンク先の公式資料でご確認ください。

最終更新:

出典:令和7年度下期第三種電気主任技術者試験 機械科目 問13。問題文・選択肢を読みやすく整形。

検証プロセス・誤り報告フローは 運営透明性レポートで公開しています。

分野「機械」の学習ポイント

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何が問われるか
本問の分野で問われる代表的な知識・用語の整理。
学習の進め方
正解/誤答の選択肢ごとに「なぜ正しい / なぜ違うのか」を1行ずつ言語化すると定着する。
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