技術士一次試験 機械部門 令和7年 Ⅲ-13 解答・解説|ブロック線図の等価変換

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令和7年度 技術士第一次試験 機械部門 専門科目 Ⅲ-13 問題文 入出力システムのブロック線図を等価変換により1つのブロックに簡単化する問題
技術士一次試験 機械部門 令和7年 Ⅲ-13 解説 正答⑤ 内側のフィードバック結合から順に等価変換して G1(1-G2)/(1-G2-G1G2) を導く

正答

⑤ G1(1−G2)/(1−G2−G1G2)

解き方のポイント

ブロック線図の等価変換は、一気に解こうとせず内側のループから順に潰していくのが鉄則です。

まず問題の線図を見やすい形に描き直します。信号の流れを追って、G1が前向き経路、G2が帰還経路に来るように整理してください。ここを丁寧にやるかどうかで正答率が変わります。

次に内側のフィードバック結合を処理します。フィードバック結合の公式は「前向き経路/(1∓一巡伝達関数)」で、正帰還なら分母がマイナスになります。G2まわりのループを潰すと G2/(1−G2) という1つのブロックにまとまります。

最後に残った外側のループを同じ公式で処理します。前向き経路がG1、帰還経路が G2/(1−G2) なので、

G1/{1−G1・G2/(1−G2)}=G1(1−G2)/(1−G2−G1G2)

分母分子に(1−G2)を掛けて整理する、という最後のひと手間を忘れないでください。符号(正帰還か負帰還か)の読み取りが最大の失点ポイントです。

この問題で問われている知識

ブロック線図/等価変換/フィードバック結合/正帰還と負帰還/一巡伝達関数

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