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그림의 신호흐름도를 미분방정식으로 표현한 것으로 옳은 것은? (단, 모… | [철도신호기사 필기] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[철도신호기사 필기] 22년 1회차
그림의 신호흐름도를 미분방정식으로 표현한 것으로 옳은 것은? (단, 모든 초기 값은 0이다.)
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해설

선도를 정리한 전달함수가 1s2+3s+2\dfrac{1}{s^{2}+3s+2} 이므로 미분방정식은 d2c(t)dt2+3dc(t)dt+2c(t)=r(t)\dfrac{d^{2}c(t)}{dt^{2}}+3\dfrac{dc(t)}{dt}+2c(t)=r(t) 다.

선도는 R(s)에서 이득 1로 들어가 1/s1/s 두 개를 지나 이득 1로 C(s)에 이르는 전향경로 1/s21/s^{2} 하나를 갖는다. 귀환은 R(s) 바로 다음 마디를 되돌아오는 지점으로 삼아, 1/s1/s 하나를 지난 마디에서 이득 −3으로, 1/s1/s 두 개를 지난 마디에서 이득 −2로 돌아오는 두 갈래다.

두 폐로의 이득은 L1=−3⋅1s=−3sL_1=-3\cdot\dfrac{1}{s}=-\dfrac{3}{s}, L2=−2⋅1s2=−2s2L_2=-2\cdot\dfrac{1}{s^{2}}=-\dfrac{2}{s^{2}} 이며 서로 마디를 공유해 접촉하므로 Δ=1+3s+2s2\Delta=1+\dfrac{3}{s}+\dfrac{2}{s^{2}}, 전향경로에 대해 Δ1=1\Delta_1=1 이다.

메이슨 공식으로 C(s)R(s)=1/s21+3/s+2/s2=1s2+3s+2\dfrac{C(s)}{R(s)}=\dfrac{1/s^{2}}{1+3/s+2/s^{2}}=\dfrac{1}{s^{2}+3s+2} 이고, (s2+3s+2)C(s)=R(s)(s^{2}+3s+2)C(s)=R(s) 를 모든 초기값 0 조건에서 시간영역으로 되돌리면 위 미분방정식이 된다. 귀환이 음(−)이므로 계수 3과 2는 모두 양수로 나타난다.

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