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다음과 같은 상태공간방정식을 갖는 시스템의 단위계단입력에 대한 시간응답… | [7급 국가직 자동제어] 23년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 자동제어] 23년 1회차
다음과 같은 상태공간방정식을 갖는 시스템의 단위계단입력에 대한 시간응답의 특성으로 옳은 것은?
[x˙1(t)x˙2(t)]=[01−1−1][x1(t)x2(t)]+[01]u(t)\begin{bmatrix}\dot{x}_1(t)\\\dot{x}_2(t)\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}0&1\\-1&-1\end{bmatrix}\begin{bmatrix}x_1(t)\\x_2(t)\end{bmatrix}+\begin{bmatrix}0\\1\end{bmatrix}u(t)
y(t)=[10][x1(t)x2(t)]y(t)=\begin{bmatrix}1&0\end{bmatrix}\begin{bmatrix}x_1(t)\\x_2(t)\end{bmatrix}
1
계속 진동한다.
2
오버슈트가 발생하지만 1로 수렴한다.
3
오버슈트가 발생하지 않고 1로 수렴한다.
4
무한대로 발산한다.
해설

전달함수가 1s2+s+1\dfrac{1}{s^2+s+1}인 부족감쇠 2차계이므로 오버슈트가 발생하지만 1로 수렴한다.

G(s)=C(sI−A)−1B=1s2+s+1G(s)=C(sI-A)^{-1}B=\dfrac{1}{s^2+s+1}
ωn=1, 2ζωn=1 ⇒ ζ=0.5\omega_n=1,\ 2\zeta\omega_n=1\ \Rightarrow\ \zeta=0.5

감쇠비가 0과 1 사이이므로 오버슈트가 생기고, 직류이득 G(0)=1G(0)=1이므로 최종값 정리에 의해 출력은 1로 수렴한다.

  • 감쇠비가 0보다 커 진동이 점차 소멸하므로 계속 진동하지 않는다.
  • 감쇠비가 1보다 작으므로 오버슈트 없이 수렴하는 응답이 아니다.
  • 두 극점의 실수부가 −0.5-0.5로 음수이므로 무한대로 발산하지 않는다.

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