この2つは「なんとなく曲線を頑張って描く」のではなく、採点官が見ている「絶対に外してはいけないポイント」だけを計算して結ぶ、という解き方が大正解です。
複雑な計算に迷い込まないための、実践的な解法ステップを教え直します。
1. ナイキスト線図の解法テンプレート(5ステップ)
ナイキスト線図の作図問題は、以下の5つの点(座標)を計算し、それを滑らかに結ぶだけで満点がもらえます。
ステップ1: s に jω を代入する
与えられた一巡伝達関数 G(s)H(s) の s をすべて jω に書き換えます。
ステップ2: 分母を「実数化(有理化)」して、実部と虚部に分ける
分母に j が残っていると座標がわからないので、分母の共役複素数(プラスマイナスを逆にしたもの)を分母と分子に掛けて、実部(X)と虚部(Y)にハッキリと分離します。
$$G(j\omega)H(j\omega) = X(\omega) + j Y(\omega)$$
ステップ3: 出発点( ω = 0 )を計算する
式に ω = 0 を代入して、実部と虚部がいくつになるか求めます。これがグラフの書き始めの座標です。
ステップ4: 終着点( ω → ∞ )を計算する
式で ω を無限大に飛ばしたとき、実部と虚部がどこに向かうか(ほとんどの場合は原点の 0 に向かいます)を求めます。
ステップ5: 軸との交点( 虚部 = 0 または 実部 = 0 )を計算する
ここが一番重要です。グラフが実軸(横軸)や虚軸(縦軸)をまたぐ瞬間を探します。
・実軸と交わる条件: 虚部 Y(ω) = 0 となる ω を計算し、そのときの 実部 X(ω) を求める。
・虚軸と交わる条件: 実部 X(ω) = 0 となる ω を計算し、そのときの 虚部 Y(ω) を求める。
あとは、ステップ3の出発点から、ステップ5の交点を通り、ステップ4の終着点へ向かう矢印を描けば完成です。
以下にわかりやすい解説をされている記事がありました。
まとめ:試験本番での立ち回り
ナイキスト線図が出たら:
「ω=0、ω=∞、虚部=0」の3つの状態だけを計算して、複素平面上に3つの点を打ち、それっぽく結ぶ。


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