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특성방정식이 1+KL(s)=0(단, K>0)인 어떤 폐루프 시스템… | [7급 국가직 자동제어] 23년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 자동제어] 23년 1회차
특성방정식이 1+KL(s)=01+KL(s)=0(단, K>0K>0)인 어떤 폐루프 시스템의 근궤적선도가 그림과 같을 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, L(s)=s+1s2(s+4)L(s)=\frac{s+1}{s^2(s+4)}이고, 근궤적선도가 −1+j3-1+j\sqrt{3}인 점 A를 지난다)

문제 이미지
1
KK가 무한대일 때 폐루프 시스템의 근 중 두 개는 안정한 영역에서 실수축과 ±90 ° 각도를 이루며 발산한다.
2
폐루프 시스템의 극점이 A에 있기 위해서는 K=8K=8이어야 한다.
3
실수축에 있는 극점을 -8로 변경하면 폐루프 시스템의 감쇠비는 극점 변경 전의 감쇠비보다 작아진다.
4
KK가 커질수록 폐루프 시스템의 실수근의 절댓값은 더 작아진다.
해설

실수축 극점을 -8로 옮기면 복소근 궤적이 왼쪽으로 밀려 감쇠비가 오히려 커지므로, 감쇠비가 작아진다는 설명이 옳지 않다.

극점 -4를 -8로 바꾸면 점근선 중심이 −4+12=−1.5\dfrac{-4+1}{2}=-1.5에서 −8+12=−3.5\dfrac{-8+1}{2}=-3.5로 이동한다.
복소근 궤적 전체가 왼쪽(더 안정한 쪽)으로 이동하여 음의 실수축과 이루는 각이 줄어들므로 ζ=cos⁡θ\zeta=\cos\theta가 커진다.

  • 무한대 이득에서 ±90° 발산: 극점 3개·영점 1개로 점근선은 2개, 각 ±90∘\pm90^\circ, 중심 -1.5로 좌반평면이므로 옳다.
  • 점 A에서 K=8K=8: K=∣s∣2∣s+4∣∣s+1∣=4⋅233=8K=\dfrac{|s|^2|s+4|}{|s+1|}=\dfrac{4\cdot2\sqrt{3}}{\sqrt{3}}=8로 크기 조건을 만족하므로 옳다.
  • 실수근 절댓값 감소: 실수축 궤적은 극점 -4에서 영점 -1로 이동하므로 K가 커질수록 절댓값이 작아져 옳다.

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