電験三種 令和8年度(2026) 上期 機械 問13 過去問解説
図のようなブロック線図で示す制御系がある。出力信号$C(\mathrm{j}\omega)$の入力信号$R(\mathrm{j}\omega)$に対する比,すなわち$\dfrac{C(\mathrm{j}\omega)}{R(\mathrm{j}\omega)}$を示す式として,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

- (1) $\dfrac{T_1 + \mathrm{j}\omega}{T_2 + \mathrm{j}\omega}$
- (2) $\dfrac{T_2 + \mathrm{j}\omega}{T_1 + \mathrm{j}\omega}$
- (3) $\dfrac{\mathrm{j}\omega T_1}{1 + \mathrm{j}\omega T_2}$
- (4) $\dfrac{1 + \mathrm{j}\omega T_1}{1 + \mathrm{j}\omega T_2}$
- (5) $\dfrac{1 + \mathrm{j}\omega\dfrac{T_1}{T_2}}{1 + \mathrm{j}\omega T_2}$
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正解は(4)
使う公式
ブロックを通るとき 出口の信号 = 入口の信号 × ブロックの式
〇(加え合わせ点) +と−の符号どおりに足し引きする
まとめ方 $\dfrac{C}{R}$ を求めるには、途中の信号を文字でおいて、式を2つ作る
解説
【考え方】途中の信号に E と Y と名前を付けて、式を2つ作ります。
■1 途中の信号に名前を付ける
左の〇を出た信号を E、下のブロックを出た信号を Y とします。
Y は、E が下のブロックを通ったものです。
$Y = \dfrac{E}{\mathrm{j}\omega T_2}$
■2 左の〇の式
Y はマイナスで左の〇に戻ります。
$E = R - Y = R - \dfrac{E}{\mathrm{j}\omega T_2}$
E の項を左にまとめます。
$E + \dfrac{E}{\mathrm{j}\omega T_2} = R$
通分(分母を $\mathrm{j}\omega T_2$ にそろえる)します。
$E \times \dfrac{1 + \mathrm{j}\omega T_2}{\mathrm{j}\omega T_2} = R$
■3 右の〇の式
出力は、上の道と下の道の和です。
$C = \dfrac{T_1}{T_2}E + \dfrac{E}{\mathrm{j}\omega T_2}$
$\dfrac{T_1}{T_2}$ の上下に $\mathrm{j}\omega$ をかけて、分母をそろえます。
$C = \dfrac{\mathrm{j}\omega T_1}{\mathrm{j}\omega T_2}E + \dfrac{1}{\mathrm{j}\omega T_2}E$
$= E \times \dfrac{1 + \mathrm{j}\omega T_1}{\mathrm{j}\omega T_2}$
■4 C を R で割る
2つの式を割ると、E が消えます。
$\dfrac{C}{R} = \dfrac{1 + \mathrm{j}\omega T_1}{\mathrm{j}\omega T_2} \times \dfrac{\mathrm{j}\omega T_2}{1 + \mathrm{j}\omega T_2}$
$= \dfrac{1 + \mathrm{j}\omega T_1}{1 + \mathrm{j}\omega T_2}$
答えは(4)ピヨ。
左の〇を出た信号を E、下のブロックを出た信号を Y とします。
Y は、E が下のブロックを通ったものです。
$Y = \dfrac{E}{\mathrm{j}\omega T_2}$
■2 左の〇の式
Y はマイナスで左の〇に戻ります。
$E = R - Y = R - \dfrac{E}{\mathrm{j}\omega T_2}$
E の項を左にまとめます。
$E + \dfrac{E}{\mathrm{j}\omega T_2} = R$
通分(分母を $\mathrm{j}\omega T_2$ にそろえる)します。
$E \times \dfrac{1 + \mathrm{j}\omega T_2}{\mathrm{j}\omega T_2} = R$
■3 右の〇の式
出力は、上の道と下の道の和です。
$C = \dfrac{T_1}{T_2}E + \dfrac{E}{\mathrm{j}\omega T_2}$
$\dfrac{T_1}{T_2}$ の上下に $\mathrm{j}\omega$ をかけて、分母をそろえます。
$C = \dfrac{\mathrm{j}\omega T_1}{\mathrm{j}\omega T_2}E + \dfrac{1}{\mathrm{j}\omega T_2}E$
$= E \times \dfrac{1 + \mathrm{j}\omega T_1}{\mathrm{j}\omega T_2}$
■4 C を R で割る
2つの式を割ると、E が消えます。
$\dfrac{C}{R} = \dfrac{1 + \mathrm{j}\omega T_1}{\mathrm{j}\omega T_2} \times \dfrac{\mathrm{j}\omega T_2}{1 + \mathrm{j}\omega T_2}$
$= \dfrac{1 + \mathrm{j}\omega T_1}{1 + \mathrm{j}\omega T_2}$
答えは(4)ピヨ。
出典:令和8年度(2026) 上期 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)機械 問13