제어 공학의 기초

영점이 없는 2차 지연계에서 극점을 s = −σ ± jωd라고 한다. σ를 바꾸지 않고 ωd만 크게 했을 때 계단 응답의 변화로 올바른 것은?

  1. A오버슈트는 변하지 않고 진동 주기도 그대로인 채, 정정 시간만 짧아진다
  2. B정정 시간은 거의 변하지 않고, 오버슈트가 커지며 진동 주기가 짧아진다
  3. C오버슈트가 작아지고 진동 주기는 길어지며, 정정 시간도 길어진다
정답과 해설 보기

정답: B. 정정 시간은 거의 변하지 않고, 오버슈트가 커지며 진동 주기가 짧아진다

응답의 진동은 e^(−σt)의 포락선으로 감쇠하므로 정정 시간은 약 4/σ로 정해지며, σ가 같으면 거의 변하지 않습니다. 오버슈트는 exp(−πσ/ωd)이고, ωd가 클수록 커집니다. 예를 들어 σ = 2인 채로 ωd를 2에서 4로 하면 오버슈트는 약 4.3%에서 약 21%로 늘어나고, 진동 주기 2π/ωd는 약 3.1 s에서 약 1.6 s로 짧아집니다. s 평면에서 원점과 극점을 잇는 선이 음의 실수축과 이루는 각을 θ라고 하면 ζ = cos θ이며, θ가 클수록 감쇠비는 작아집니다.

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