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G(j\omega)=\dfrac{1}{j\omega(j\omega+1)… | [철도신호기사 필기] 15년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[철도신호기사 필기] 15년 1회차
G(jω)=1jω(jω+1)G(j\omega)=\dfrac{1}{j\omega(j\omega+1)}의 나이퀘스트 선도는? (단, K>0이다.)
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해설

실수부와 허수부가 모든 주파수에서 음수이므로 나이퀘스트 선도는 제3사분면에만 그려지며, 주파수가 커질수록 원점으로 다가가는 곡선이 정답이다.

유리화하면 G(jω)=1jω(1+jω)=1−ω2+jω=−ω2−jωω4+ω2G(j\omega)=\dfrac{1}{j\omega(1+j\omega)}=\dfrac{1}{-\omega^2+j\omega}=\dfrac{-\omega^2-j\omega}{\omega^4+\omega^2} 이므로 Re=−11+ω2\mathrm{Re}=-\dfrac{1}{1+\omega^2}, Im=−1ω(1+ω2)\mathrm{Im}=-\dfrac{1}{\omega(1+\omega^2)} 이다.

ω→0\omega\to 0 이면 실수부는 −1-1, 허수부는 −∞-\infty 이므로 곡선은 실수부 −1의 점근선을 따라 아래쪽에서 시작하고, ω→∞\omega\to\infty 이면 두 성분이 모두 0에 수렴해 음의 실축 쪽에서 원점으로 들어간다. ω=1\omega=1에서는 −0.5−j0.5-0.5-j0.5 로 정확히 제3사분면 한가운데를 지난다.

적분요소 1jω\dfrac{1}{j\omega} 때문에 위상이 −90°에서 출발해 −180°로 향하므로 궤적이 실축 위쪽(양의 허수부)으로 올라가는 일은 없다. 원점을 감싸며 우반면까지 도는 폐곡선이나 상반면에 그려진 곡선은 이 위상 범위와 맞지 않는다.

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