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다음과 같은 상태방정식으로 표현되는 제어계에 대한 설명으로 틀린 것은?… | [철도신호기사 필기] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[철도신호기사 필기] 16년 1회차
다음과 같은 상태방정식으로 표현되는 제어계에 대한 설명으로 틀린 것은?
x˙=[01−2−3]x+[110−2]u\dot{x}=\begin{bmatrix}0&1\\-2&-3\end{bmatrix}x+\begin{bmatrix}1&1\\0&-2\end{bmatrix}u
1
2차 제어계이다.
2
x는 (2×1)의 벡터이다.
3
특성방정식은 (s+1)(s+2)=0이다.
4
제어계는 부족제동(under dampesd) 된 상태에 있다.
해설

특성근이 서로 다른 두 실근이므로 이 계는 부족제동이 아니라 과제동(overdamped) 상태여서, 부족제동이라는 설명이 틀렸다.

시스템 행렬이 A=[01−2−3]A=\begin{bmatrix}0&1\\-2&-3\end{bmatrix}인 2차 계이므로 상태변수는 두 개, 즉 x는 (2×1) 벡터이고 2차 제어계인 것은 옳은 설명이다.

특성방정식은 ∣sI−A∣=∣s−12s+3∣=s2+3s+2=(s+1)(s+2)=0|sI-A|=\begin{vmatrix}s&-1\\2&s+3\end{vmatrix}=s^{2}+3s+2=(s+1)(s+2)=0이므로 극점이 s=−1, s=−2인 실근이다.

s2+2ζωns+ωn2s^{2}+2\zeta\omega_n s+\omega_n^{2}와 견주면 ωn=2\omega_n=\sqrt{2}, 2ζωn=32\zeta\omega_n=3에서 ζ=322≈1.06>1\zeta=\dfrac{3}{2\sqrt{2}}\approx1.06>1이므로 진동이 생기지 않는 과제동이다.

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