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단위 램프 입력(unit ramp input)에 대한 선형시불변 시스템… | [7급 국가직 자동제어] 24년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 자동제어] 24년 1회차
단위 램프 입력(unit ramp input)에 대한 선형시불변 시스템의 출력이 t≥0t \ge 0에서 y(t)=t(1−e−5t)y(t)=t(1-e^{-5t})일 때, 이 시스템의 전달함수는? (단, 시스템의 초기 조건은 0이다)
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s+5s2+2s+5\frac{s+5}{s^2+2s+5}
2
2s+5s2+2s+5\frac{2s+5}{s^2+2s+5}
3
s+5s2+10s+25\frac{s+5}{s^2+10s+25}
4
10s+25s2+10s+25\frac{10s+25}{s^2+10s+25}
해설

시스템의 전달함수는 10s+25s2+10s+25\dfrac{10s+25}{s^2+10s+25}이다.

단위 램프 입력 R(s)=1s2R(s)=\dfrac{1}{s^2}, 출력 Y(s)=1s2−1(s+5)2Y(s)=\dfrac{1}{s^2}-\dfrac{1}{(s+5)^2}이고, 출력을 입력으로 나눈다.
G(s)=s2Y(s)=1−s2(s+5)2=(s+5)2−s2(s+5)2G(s)=s^2Y(s)=1-\dfrac{s^2}{(s+5)^2}=\dfrac{(s+5)^2-s^2}{(s+5)^2}
G(s)=10s+25s2+10s+25G(s)=\dfrac{10s+25}{s^2+10s+25}

  • s+5s2+2s+5\dfrac{s+5}{s^2+2s+5}는 극점이 −1±j2-1\pm j2여서 출력의 e−5te^{-5t} 항(중근 −5-5)과 맞지 않는다.
  • 2s+5s2+2s+5\dfrac{2s+5}{s^2+2s+5}도 극점이 −1±j2-1\pm j2로 같은 이유로 맞지 않는다.
  • s+5s2+10s+25=1s+5\dfrac{s+5}{s^2+10s+25}=\dfrac{1}{s+5}는 직류 이득이 15\dfrac{1}{5}여서, 출력이 램프를 그대로 따라가는(직류 이득 1) 주어진 응답과 맞지 않는다.

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