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폐루프 전달함수 M(s)=\frac{25}{s^2+5s+25}인 제어요… | [7급 국가직 자동제어] 23년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 자동제어] 23년 1회차
폐루프 전달함수 M(s)=25s2+5s+25M(s)=\frac{25}{s^2+5s+25}인 제어요소의 주파수응답에서 첨두공진값 MpM_p와 공진주파수 ωr\omega_r[rad/sec]는?
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Mp=23M_p=\frac{2}{\sqrt{3}}, ωr=52\omega_r=5\sqrt{2}
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Mp=23M_p=\frac{2}{\sqrt{3}}, ωr=52\omega_r=\frac{5}{\sqrt{2}}
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Mp=13M_p=\frac{1}{\sqrt{3}}, ωr=52\omega_r=5\sqrt{2}
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Mp=13M_p=\frac{1}{\sqrt{3}}, ωr=52\omega_r=\frac{5}{\sqrt{2}}
해설

감쇠비가 0.5이므로 Mp=23M_p=\dfrac{2}{\sqrt{3}}, ωr=52\omega_r=\dfrac{5}{\sqrt{2}}이다.

ωn2=25⇒ωn=5\omega_n^2=25\Rightarrow\omega_n=5
2ζωn=5⇒ζ=0.52\zeta\omega_n=5\Rightarrow\zeta=0.5

Mp=12ζ1−ζ2=10.75=23M_p=\dfrac{1}{2\zeta\sqrt{1-\zeta^2}}=\dfrac{1}{\sqrt{0.75}}=\dfrac{2}{\sqrt{3}}
ωr=ωn1−2ζ2=50.5=52\omega_r=\omega_n\sqrt{1-2\zeta^2}=5\sqrt{0.5}=\dfrac{5}{\sqrt{2}}

  • 첨두공진값은 맞지만 공진주파수를 525\sqrt{2}로 둔 조합은 공진주파수가 고유주파수보다 커져 성립하지 않는다.
  • 첨두공진값 13\dfrac{1}{\sqrt{3}}과 공진주파수 525\sqrt{2}의 조합은 두 값 모두 계산 결과와 다르다.
  • 공진주파수는 맞지만 첨두공진값을 13\dfrac{1}{\sqrt{3}}로 둔 조합은 값이 1보다 작아 공진이 생기는 감쇠비 조건과 모순된다.

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