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1[철도신호기사 필기] 15년 1회차
다음은 시스템의 블록선도이다. 이 시스템이 안정한 시스템이 되기 위한 K의 범위는?
문제 이미지
1
-6<K<60
2
0<K<60
3
-1<K<3
4
0<K<3
해설

특성방정식에 라우스 판별을 적용하면 안정 조건은 −6-6 이다.

그림의 전향경로는 1s+1⋅1s+2⋅1s+3\dfrac{1}{s+1}\cdot\dfrac{1}{s+2}\cdot\dfrac{1}{s+3} 이고 되먹임 요소는 이득 KK의 부(−)되먹임이므로, 특성방정식은 (s+1)(s+2)(s+3)+K=0(s+1)(s+2)(s+3)+K=0, 즉 s3+6s2+11s+(6+K)=0s^3+6s^2+11s+(6+K)=0 이다.

라우스 표 첫 열은 위에서부터 11, 66, 6×11−(6+K)6=60−K6\dfrac{6\times 11-(6+K)}{6}=\dfrac{60-K}{6}, 6+K6+K 이다.
이 값들이 모두 양수여야 하므로 60−K>0 ⇒ K<6060-K>0\ \Rightarrow\ K<60, 6+K>0 ⇒ K>−66+K>0\ \Rightarrow\ K>-6.

3차 특성방정식이면 가운데 두 계수의 곱이 양 끝 계수의 곱보다 커야 한다는 규칙, 즉 6×11>1×(6+K)6\times 11>1\times(6+K) 로 계산해도 같은 상한을 얻는다. 상수항 조건만 보고 하한을 0으로 잡거나 극점 값 −1·−2·−3을 그대로 범위에 옮겨 적으면 틀린다.

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