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1[7급 국가직 자동제어] 21년 1회차
다음과 같은 상태공간방정식에서 단위계단입력에 대한 정상상태 출력은?
[x˙1x˙2]=[−101−2][x1x2]+[10]u\begin{bmatrix}\dot{x}_1\\\dot{x}_2\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}-1&0\\1&-2\end{bmatrix}\begin{bmatrix}x_1\\x_2\end{bmatrix}+\begin{bmatrix}1\\0\end{bmatrix}u
y=[11][x1x2]y=\begin{bmatrix}1&1\end{bmatrix}\begin{bmatrix}x_1\\x_2\end{bmatrix}
1
-3
2
−32-\dfrac{3}{2}
3
32\dfrac{3}{2}
4
3
해설

단위계단입력에 대한 정상상태 출력은 32\dfrac{3}{2}이다.

고윳값이 −1,−2-1,-2로 안정하므로 정상상태에서 x˙=0, u=1\dot{x}=0,\ u=1:
−x1+1=0⇒x1=1-x_1+1=0\Rightarrow x_1=1
x1−2x2=0⇒x2=12x_1-2x_2=0\Rightarrow x_2=\dfrac{1}{2}

출력: y=x1+x2=1+12=32y=x_1+x_2=1+\dfrac{1}{2}=\dfrac{3}{2} (직류이득 −CA−1B-CA^{-1}B와 같다)

  • 음의 값들은 −CA−1B-CA^{-1}B의 부호를 놓친 것으로, 양의 계단입력에 두 상태가 모두 양의 값으로 수렴하는 결과와 맞지 않는다.
  • 크기 3은 두 상태의 정상값 합 1+121+\frac{1}{2}과 맞지 않는다.

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