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1[7급 국가직 자동제어] 21년 1회차
다음 그림은 점근선으로 표시한 보드(Bode) 선도이다. 그림에 가장 적합한 전달함수 G(s)G(s)는? (단, ω<0.1\omega<0.1 rad/sec에서 기울기는 0.1≤ω<10.1\leq\omega<1에서의 기울기와 같고, A는 -20 dB/dec, B는 -40 dB/dec의 기울기이다)

문제 이미지
1
10(s+1)s(s+5)(s+10)\dfrac{10(s+1)}{s(s+5)(s+10)}
2
50(s+1)s(s+5)(s+10)\dfrac{50(s+1)}{s(s+5)(s+10)}
3
10(s+1)s(s+0.2)(s+0.1)\dfrac{10(s+1)}{s(s+0.2)(s+0.1)}
4
50(s+1)s(s+0.2)(s+0.1)\dfrac{50(s+1)}{s(s+0.2)(s+0.1)}
해설

절점과 저주파 이득을 맞추면 전달함수는 G(s)=50(s+1)s(s+5)(s+10)G(s)=\dfrac{50(s+1)}{s(s+5)(s+10)}이다.

저주파에서 -20 dB/dec이므로 원점 극점 하나가 있고, ω=1\omega=1에서 0 dB 평탄해지므로 (s+1)(s+1) 영점, ω=5\omega=5에서 -20 dB/dec, ω=10\omega=10에서 -40 dB/dec가 되므로 극점 (s+5)(s+5), (s+10)(s+10)이 있다.

저주파 점근선은 K5×10 ω=K50ω\dfrac{K}{5\times10\,\omega}=\dfrac{K}{50\omega}이고, ω=1\omega=1에서 0 dB(크기 1)이므로 K=50K=50이다(ω=0.1\omega=0.1에서 20 dB도 일치).

  • 분자 계수가 10인 식: 저주파 점근선이 ω=1\omega=1에서 약 -14 dB가 되어 그림과 맞지 않는다.
  • 극점이 0.2와 0.1인 식: 절점이 5와 10이 아니라 1보다 낮은 주파수에 생겨 그림의 꺾임 위치와 다르다.

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