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1[철도신호기사 필기] 19년 1회차

2차 선형 시불변 시스템의 전달함수 G(s)=ωn2s2+2δωns+ωn2G(s) = \dfrac{\omega_n^2}{s^2 + 2\delta\omega_n s + \omega_n^2} 에서 ωn이 의미하는 것은?

1
감쇠계수
2
비례계수
3
고유 진동 주파수
4
공진 주파수
해설

ωn은 감쇠가 없을 때 계가 스스로 진동하는 고유 진동 주파수(무제동 고유각주파수)를 뜻한다.

표준형 2차계 전달함수 G(s)=ωn2s2+2δωns+ωn2G(s)=\dfrac{\omega_n^2}{s^2+2\delta\omega_n s+\omega_n^2} 에서 s의 1차항 계수에 들어 있는 δ가 감쇠비이고, 상수항의 제곱근에 해당하는 ωn이 고유 진동 주파수다.

실제로 δ = 0으로 두면 특성방정식이 s2+ωn2=0s^2+\omega_n^2=0 이 되어 극점이 s=±jωns=\pm j\omega_n 에 놓이고, 계는 각주파수 ωn으로 감쇠 없이 진동한다.

감쇠가 있을 때 실제 진동 주파수는 ωd=ωn1−δ2\omega_d=\omega_n\sqrt{1-\delta^2}, 주파수응답 이득이 최대가 되는 공진 주파수는 ωr=ωn1−2δ2\omega_r=\omega_n\sqrt{1-2\delta^2} 로 모두 ωn보다 작아 서로 구별되는 값이다.

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