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1[철도신호기사 필기] 07년 2회차
다음 방정식으로 표시되는 제어계가 있다. 이 계를 상태방정식 X˙=AX+BU\dot{X} = AX + BU 로 나타내면 A는 어떻게 되는가?
d3C(t)dt3+5d2C(t)dt2+dC(t)dt+2C(t)=r(t)\dfrac{d^3C(t)}{dt^3} + 5\dfrac{d^2C(t)}{dt^2} + \dfrac{dC(t)}{dt} + 2C(t) = r(t)
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해설

상태변수를 차례로 잡으면 A는 맨 아랫줄이 −2, −1, −5이고 그 위 두 줄이 1로 한 칸씩 밀린 동반행렬이 된다.

주어진 식 d3C(t)dt3+5d2C(t)dt2+dC(t)dt+2C(t)=r(t)\dfrac{d^3C(t)}{dt^3}+5\dfrac{d^2C(t)}{dt^2}+\dfrac{dC(t)}{dt}+2C(t)=r(t)에서 x1=Cx_1=C, x2=C˙x_2=\dot{C}, x3=C¨x_3=\ddot{C}로 둔다.

그러면 x˙1=x2\dot{x}_1=x_2, x˙2=x3\dot{x}_2=x_3이고, 최고차항을 넘겨 정리하면 x˙3=−2x1−x2−5x3+r(t)\dot{x}_3=-2x_1-x_2-5x_3+r(t)가 되므로 A=[010001−2−1−5]A=\begin{bmatrix} 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \\ -2 & -1 & -5 \end{bmatrix}이다.

마지막 행의 원소는 낮은 차수 계수부터 부호를 바꿔 늘어놓은 값이므로, 부호를 그대로 둔 행렬이나 계수 순서를 뒤집은 행렬, 1의 위치가 어긋난 행렬은 위 관계식을 만족하지 못한다.

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