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특성방정식에 대한 설명 중 틀린 것은? | [화공기사 필기] 22년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 22년 2회차
특성방정식에 대한 설명 중 틀린 것은?
1
주어진 계의 특성방정식의 근이 모두 복소평면의 왼쪽 반평면에 놓이면 계는 안정하다.
2
Routh test에서 주어진 계의 특성방정식이 Routh array의 처음 열의 모든 요소가 0 이 아닌 양의 값이면 주어진 계는 안정하다.
3
주어진 계의 특성방정식이 S4 + 3S3 - 4S2 + 7 = 0 일 때 이 계는 안정하다.
4
특성방정식이 S3 + 2S2 + 2S + 40 = 0 인 계에는 양의 실수부를 가지는 2개의 근이 있다.
해설

특성방정식이 S⁴ + 3S³ - 4S² + 7 = 0인 계가 안정하다는 설명이 틀렸다. S4+3S3−4S2+7=0S^4 + 3S^3 - 4S^2 + 7 = 0에서 계수를 보면 S1S^1 항의 계수가 0인데, Routh 배열을 작성하면 부호 변화가 발생하여 우반평면에 근이 존재하므로 불안정하다.

구체적으로 Routh 배열의 첫 열에서 양수→음수 부호 변화가 있으면 우반평면 근의 개수가 결정되는데, 이 경우 안정하지 않다.

  • 근이 모두 왼쪽 반평면에 놓이면 안정: 제어계 안정성의 기본 정의로, 모든 근이 좌반평면(실수부 음수)에 있으면 안정하다는 내용이 참이다.
  • Routh array 처음 열이 모두 양의 값이면 안정: Routh 판정법의 원리로, Routh 배열의 첫 열이 모두 양수이면 근이 우반평면에 없으므로 안정하다는 내용이 참이다.
  • S³ + 2S² + 2S + 40 = 0인 계의 양의 실수부 근 2개: S3+2S2+2S+40=0S^3 + 2S^2 + 2S + 40 = 0에서 Routh 배열을 작성하면 첫 열의 부호 변화가 2회 발생하므로 양의 실수부를 가진 근이 정확히 2개 존재한다는 내용이 참이다.

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