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1[7급 국가직 자동제어] 21년 1회차
다음과 같은 상태변수 피드백 제어시스템에서 폐루프시스템의 극점이 -2, -2일 때, 제어이득 k1k_1과 k2k_2는?
x˙1=x2\dot{x}_1=x_2
x˙2=u\dot{x}_2=u
u=−k1x1−k2x2u=-k_1x_1-k_2x_2

k1‾\underline{k_1} k2‾\underline{k_2}
1
2 2
2
2 4
3
4 2
4
4 4
해설

폐루프 극점을 −2,−2-2,-2로 만드는 이득은 k1=4, k2=4k_1=4,\ k_2=4이다.

폐루프: x¨1=−k1x1−k2x˙1\ddot{x}_1=-k_1x_1-k_2\dot{x}_1
특성방정식: s2+k2s+k1=0s^2+k_2s+k_1=0

목표: (s+2)2=s2+4s+4(s+2)^2=s^2+4s+4
계수 비교: k2=4, k1=4k_2=4,\ k_1=4

  • k1=2, k2=2k_1=2,\ k_2=2이면 s2+2s+2=0s^2+2s+2=0으로 극점이 −1±j-1\pm j가 된다.
  • k1=2, k2=4k_1=2,\ k_2=4이면 s2+4s+2=0s^2+4s+2=0으로 극점이 −2±2-2\pm\sqrt{2}가 된다.
  • k1=4, k2=2k_1=4,\ k_2=2이면 s2+2s+4=0s^2+2s+4=0으로 극점이 −1±j3-1\pm j\sqrt{3}가 된다.

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