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1[철도신호기사 필기] 10년 2회차
다음과 같이 나타낼 수 있는 2차 제어계의 극의 설명 중 틀린 것은?
Y(s)X(s)=ωn2S2+2δωnS+ωn2\dfrac{Y(s)}{X(s)}=\dfrac{\omega_n^{2}}{S^{2}+2\delta\omega_n S+\omega_n^{2}}
1
δ < 0 이면 S평면 우반부에 있다.
2
δ = 0 이면 두극은 허수이고 S = ±jωn이다.
3
δ = 1 일 때 두극은 같고 부의 실수(S = -ωn)이다.
4
δ > 1 이면 두극은 부의 실수와 양의 실수가 된다.
해설

제동비가 1보다 크면 두 극이 모두 음의 실수가 되므로 "부의 실수와 양의 실수가 된다"는 설명이 잘못됐다.

주어진 2차계 Y(s)X(s)=ωn2S2+2δωnS+ωn2\dfrac{Y(s)}{X(s)}=\dfrac{\omega_n^{2}}{S^{2}+2\delta\omega_n S+\omega_n^{2}} 의 극은 특성방정식을 풀어 S=−δωn±ωnδ2−1S=-\delta\omega_n\pm\omega_n\sqrt{\delta^{2}-1} 로 얻는다.

δ>1\delta>1 이면 δ2−1<δ\sqrt{\delta^{2}-1}<\delta 이므로 ±\pm 어느 쪽을 택해도 실수부가 음수다. 즉 서로 다른 두 개의 음의 실근(과제동) 만 나오고 양의 실근은 생길 수 없다.

  • δ<0\delta<0 이면 실수부 −δωn-\delta\omega_n 이 양수가 되어 극이 S평면 우반부에 놓인다.
  • δ=0\delta=0 이면 S=±jωnS=\pm j\omega_n 인 순허수 극이 된다.
  • δ=1\delta=1 이면 근호 항이 0이 되어 S=−ωnS=-\omega_n 의 음의 실수 중근이 된다.

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