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1[7급 국가직 자동제어] 21년 1회차
다음 그림과 같은 피드백 제어시스템이 안정하기 위한 필요조건으로 옳지 않은 것은? (단, K>0, p>0, z>0K>0,\ p>0,\ z>0이고 p≠zp\neq z이다)

문제 이미지
1
z<p−1z<p-1
2
p>1p>1
3
K>p(p−1)p−z−1K>\dfrac{p(p-1)}{p-z-1}
4
K<pK<p
해설

Routh 판별로 얻는 안정 조건은 K>pK\gt p이므로 K<pK\lt p라는 조건이 옳지 않다.

특성방정식은 s(s−1)(s+p)+K(s+z)=0s(s-1)(s+p)+K(s+z)=0, 즉 s3+(p−1)s2+(K−p)s+Kz=0s^3+(p-1)s^2+(K-p)s+Kz=0이다.
모든 계수가 양수여야 하므로 p>1p\gt 1, K>pK\gt p이다.

Routh 표의 s1s^1 행 조건은 (p−1)(K−p)>Kz(p-1)(K-p)\gt Kz이고, 정리하면 K(p−z−1)>p(p−1)K(p-z-1)\gt p(p-1)이다.
우변이 양수이므로 p−z−1>0p-z-1\gt 0이 필요하고 이때 K>p(p−1)p−z−1K\gt \dfrac{p(p-1)}{p-z-1}이다.

  • z<p−1z\lt p-1: s1s^1 행 조건이 성립하기 위해 필요하므로 옳다.
  • p>1p\gt 1: s2s^2 계수 p−1p-1이 양수여야 하므로 옳다.
  • K>p(p−1)p−z−1K\gt \dfrac{p(p-1)}{p-z-1}: s1s^1 행 조건을 정리한 결과이므로 옳다.

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