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1[철도신호기사 필기] 08년 1회차
어떤 제어계의 전달함수가 G(s)=2s+1s2+s+1G(s)=\dfrac{2s+1}{s^{2}+s+1} 로 표시될 때, 이 계에 입력 x(t)를 가했을 경우 출력 y(t)를 구하는 미분방정식으로 알맞은 것은?
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해설

전달함수의 분모는 출력 y의 미분항, 분자는 입력 x의 미분항이 되므로 구하는 식은 d2ydt2+dydt+y=2dxdt+x\dfrac{d^{2}y}{dt^{2}}+\dfrac{dy}{dt}+y=2\dfrac{dx}{dt}+x 이다.

발문의 전달함수는 G(s)=Y(s)X(s)=2s+1s2+s+1G(s)=\dfrac{Y(s)}{X(s)}=\dfrac{2s+1}{s^{2}+s+1} 이므로 교차 곱하면 (s2+s+1)Y(s)=(2s+1)X(s)(s^{2}+s+1)Y(s)=(2s+1)X(s) 가 된다.

초기값을 0으로 두면 ss 는 시간 미분 ddt\dfrac{d}{dt}, s2s^{2} 은 2계 미분에 대응한다.
따라서 좌변은 y′′+y′+yy''+y'+y, 우변은 2x′+x2x'+x 로 환원된다.

우변의 2dxdt2\dfrac{dx}{dt} 자리에 dydt\dfrac{dy}{dt} 를 넣거나, 좌변 2계 미분항을 d2xdt2\dfrac{d^{2}x}{dt^{2}} 로 두거나, 좌변 1계 항을 dydx\dfrac{dy}{dx} 로 둔 식은 분자와 분모의 역할을 뒤바꾼 것이어서 성립하지 않는다.

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