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다음 블록선도에서 시스템의 입출력 전달함수 \dfrac{Y(s)}{R(… | [7급 국가직 자동제어] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[7급 국가직 자동제어] 21년 1회차
다음 블록선도에서 시스템의 입출력 전달함수 Y(s)R(s)\dfrac{Y(s)}{R(s)}는?

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G1G2G3G41+G1G2H1+G3G4H2−G2G3H3\dfrac{G_1G_2G_3G_4}{1+G_1G_2H_1+G_3G_4H_2-G_2G_3H_3}
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G1G2G3G41+G1G2H1+G3G4H2+G2G3H3\dfrac{G_1G_2G_3G_4}{1+G_1G_2H_1+G_3G_4H_2+G_2G_3H_3}
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G1G2G3G41+G1G2H1+G3G4H2−G2G3H3+G1G2G3G4H1H2\dfrac{G_1G_2G_3G_4}{1+G_1G_2H_1+G_3G_4H_2-G_2G_3H_3+G_1G_2G_3G_4H_1H_2}
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G1G2G3G41+G1G2H1+G3G4H2+G2G3H3+G1G2G3G4H1H2\dfrac{G_1G_2G_3G_4}{1+G_1G_2H_1+G_3G_4H_2+G_2G_3H_3+G_1G_2G_3G_4H_1H_2}
해설

전달함수는 분모에 세 루프 이득의 합과 서로 접촉하지 않는 두 루프의 곱이 더해진 형태이다.

메이슨 공식으로 루프를 찾으면 L1=−G1G2H1L_1=-G_1G_2H_1, L2=−G3G4H2L_2=-G_3G_4H_2, L3=−G2G3H3L_3=-G_2G_3H_3이다(세 루프 모두 부궤환).
L1L_1과 L2L_2는 공유하는 블록·마디가 없는 비접촉 루프이므로 Δ=1+G1G2H1+G3G4H2+G2G3H3+G1G2G3G4H1H2\Delta=1+G_1G_2H_1+G_3G_4H_2+G_2G_3H_3+G_1G_2G_3G_4H_1H_2이다.

전향경로 P1=G1G2G3G4P_1=G_1G_2G_3G_4는 모든 루프와 접촉하므로 Δ1=1\Delta_1=1, 따라서 YR=G1G2G3G4Δ\dfrac{Y}{R}=\dfrac{G_1G_2G_3G_4}{\Delta}이다.

  • G2G3H3G_2G_3H_3 항의 부호를 음(-)으로 둔 식: H3H_3 궤환이 가합점에 (-)로 들어가므로 루프 이득이 음이 되어 분모에는 (+)로 더해진다.
  • 비접촉 루프 곱 G1G2G3G4H1H2G_1G_2G_3G_4H_1H_2를 빠뜨린 식: 서로 접촉하지 않는 두 루프가 있으므로 이 항이 반드시 들어가야 한다.

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