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제어시스템의 상태방정식이 \dfrac{dx(t)}{dt} = Ax(t)… | [철도신호기사 필기] 20년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[철도신호기사 필기] 20년 1회차
제어시스템의 상태방정식이 dx(t)dt=Ax(t)+Bu(t),    A=[01−34],    B=[11]\dfrac{dx(t)}{dt} = Ax(t) + Bu(t), \;\; A = \begin{bmatrix} 0 & 1 \\ -3 & 4 \end{bmatrix}, \;\; B = \begin{bmatrix} 1 \\ 1 \end{bmatrix} 일 때, 특성방정식을 구하면?
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s2-4s-3=0
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s2-4s+3=0
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s2+4s+3=0
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s2+4s-3=0
해설

계수행렬 A 로부터 특성방정식은 ∣sI−A∣=s2−4s+3=0|sI-A|=s^{2}-4s+3=0 이다.

주어진 A=[01−34]A=\begin{bmatrix}0 & 1 \\ -3 & 4\end{bmatrix} 에 대해 sI−A=[s−13s−4]sI-A=\begin{bmatrix}s & -1 \\ 3 & s-4\end{bmatrix} 이고,
행렬식은 s(s−4)−(−1)×3=s2−4s+3s(s-4)-(-1)\times 3=s^{2}-4s+3 이다.

2×2 행렬은 s2−(대각합)s+(행렬식)=0s^{2}-(\text{대각합})s+(\text{행렬식})=0 으로 바로 쓸 수 있다. 대각합은 0+4=40+4=4, 행렬식은 0×4−1×(−3)=30\times4-1\times(-3)=3 이므로 같은 결과다.

특성방정식은 시스템행렬 A 만으로 결정되고 입력행렬 B 는 관여하지 않는다. s 항 부호를 +4s+4s 로 쓴 식은 대각합의 부호를, 상수항을 −3-3 으로 쓴 식은 행렬식 계산의 부호를 잘못 잡은 것이다.

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