【電験2種 2次試験対策】必ず描ける!ナイキスト線図の「解法テンプレート」

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。

電験3種「理論」最速合格
制御系の安定判別(ナイキスト線図) 安定判別とは フィードバック制御系において、外乱(外からの影響)や目標値の変化によって振動が生じたとき、 その…

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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