2013 국가직 7급 자동제어 문제 해설 - 2013.6.22.

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2013 국가직 7급 자동제어 해설 wirebox (2017-11-09 / 90.2KB / 284회)

자동제어 인 책형 1 쪽 자동제어 문 1. 다음 그림과 같이 블록선도로 나타낸 시스템의 폐루프 전달함수   는?            ＋ － ＋  －  ①      ②       ③        ④        문 2. 제어시스템의 극점과 영점이 시스템의 응답특성에 미치는 영향에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 모든 극점이 평면의 좌반부(left half plane)에 존재하면 시스템은 안정하고, 그 중 하나라도 우반부(right half plane)에 존재하면 불안정하다. ② 안정한 시스템의 시간응답특성은 일반적으로 평면의 원점에 가까운 극점들에 의하여 지배된다. ③ 안정한 시스템의 지배극점(dominant pole)이 평면의 허수축 으로부터 멀어질수록 일반적으로 시스템의 대역폭은 더 좁아진다. ④ 영점이 평면의 우반부에 존재하면 일반적으로 출력에 언더슈트 (undershoot) 현상이 발생하게 된다. 문 3. 전달함수        인 시스템에 계단입력(step input)을 인가하였을 때, 출력에 오버슈트(overshoot)가 발생되는 의 범위는? ①       ②      ③       ④      문 4. 전달함수        인 시스템에 정현파신호 cos를 입력하였을 때, 정상상태에서 출력신호의 진폭(amplitude)은? ①   ②   ③   ④   문 5. 다음의 블록선도에서 기준입력 에 단위램프신호를 인가하고 외란 가 0으로 주어질 때, 정상상태 오차를 0.1보다 크지 않게 하는 의 범위는? ＋   －    ＋＋   ①  ≤ ≤   ②  ≤ ≤   ③  ≥   ④  ≥   문 6. 다음 그림 (a)의 기계시스템을 그림 (b)와 같은 전기회로로 표현할 경우 , , 에 해당하는 값은? (단,  : 질량,  : 스프링상수,  : 점성마찰계수,  : 저항,  : 인덕턴스,  : 커패시턴스라고 한다)      그림 (a)  ＋ －    그림 (b)     ①     ②    ③     ④     문 7. 다음의 상태방정식에서 는 상태변수(state variable), 는 입력, 는 출력일 때, 시스템의 임펄스응답(impulse response) 는?                    ①         ≥      ②          ≥      ③          ≥      ④          ≥      자동제어 인 책형 2 쪽 문 8. 다음의 상태방정식을 블록선도로 나타낼 때, (가) ～ (라)의 각 블록에 해당하는 행렬을 순서대로 맞게 나타낸 것은?      ＋  (가)  (라) (다)  ＋ ＋ (나) ＋ (가) (나) (다) (라) ① A D C B ② A B C D ③ A D B C ④ C D A B 문 9. 다음 그림은 감쇠비()와 고유진동주파수()에 따른 표준 2차 시스템의 단위 계단응답들을 나타낸다. 실선그래프 가    ,   인 경우일 때, 점선그래프 에 대한 감쇠비와 고유진동수로 가장 알맞은 것은? time   1   ① 0.1 1 ② 0.1 4 ③ 0.5 1 ④ 0.5 4 문 10. 다음 폐루프 제어시스템의 주파수대역 성능에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, , , 는 각각 저주파 명령추종, 저주파 외란, 고주파 센서노이즈 입력신호의 라플라스변환이다) ＋       － ＋ ＋ ＋ ＋ ① 명령추종 성능을 좋게하기 위해서는 의 이득이 저주파영역에서 작은 값을 가져야 한다. ② 외란제거 성능을 좋게하기 위해서는 의 이득이 저주파영역에서 작은 값을 가져야 한다. ③ 센서잡음 영향을 작게하기 위해서는 의 이득이 고주파영역에서 큰 값을 가져야 한다. ④ 제어기 는 의 이득이 저주파영역에서 크고 고주파영역에서 작은 값을 갖도록 설계되는 것이 좋다. 문 11. 다음과 같은 2차 시스템의 가제어성(controllability)과 가관측성 (observability)에 대한 설명으로 옳은 것은?                       ① 제어가능, 관측가능 ② 제어가능, 관측불가능 ③ 제어불가능, 관측가능 ④ 제어불가능, 관측불가능 문 12. 다음 전달함수를 갖는 시스템의 단위 임펄스응답으로 옳은 것은?        ①  cos sin ②  cos sin ③  cos sin ④  cos sin 문 13. 다음 그림 (a)의 폐루프 제어시스템의 극점이 평면상에서 그림 (b)와 같이 위치하도록 하기 위한 비례미분(PD) 제어기의 계수  , 는? － ＋          그림 (a)        그림 (b)   ① 2 16.5 ② 4.5 33 ③ 16.5 2 ④ 33 4.5 문 14. 루프전달함수가     ,   인 제어시스템의 근궤적(root locus)에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르면? ㄱ. 점근선의 각도는 60˚, 180˚, 300˚이다. ㄴ. 점근선이 실수축과 만나는 점은 —2이다. ㄷ. 근궤적이 허수축을 지날 때 근의 값은 ＋j2와 —j2이다. ㄹ. 근궤적이 허수축을 지나는 점에서의 값은 20이다. ① ㄱ, ㄴ ② ㄱ, ㄷ ③ ㄱ, ㄷ, ㄹ ④ ㄴ, ㄷ, ㄹ 자동제어 인 책형 3 쪽 문 15. 다음 전달함수 의 나이퀴스트(Nyquist) 선도로 가장 알맞은 것은?     ① j Im Re   ∞  →  ② j Im Re   ∞  →  ③ Re   ∞  →  ④ j Im Re   ∞  →  문 16. 다음 글에서 제어시스템 설계에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르면? ㄱ. 비례(P)제어기를 사용하면 오버슈트(overshoot)와 상승시간(rise time)을 동시에 줄일 수 있다. ㄴ. 비례적분(PI)제어기를 사용하면 정상상태오차(steady state error)를 줄일 수 있다. ㄷ. 비례미분(PD)제어기의 효과는 진상(phase-lead)제어기의 효과와 비슷하다. ㄹ. 비례적분미분(PID)제어기는 PI제어기와 PD제어기의 곱으로 표현할 수도 있다. ① ㄱ, ㄴ ② ㄴ, ㄷ ③ ㄴ, ㄹ ④ ㄴ, ㄷ, ㄹ 문 17. 다음 시스템에 상태궤환제어      을 적용하였을 때, 시스템의 감쇠비와 고유주파수가 각각 0.5와 10이 되기 위한   는?                   ①   ②   ③   ④   문 18. 다음 폐루프 제어시스템의 이득여유가 20 [dB]가 되도록 하는 는? － ＋        ① 0.3 ② 0.4 ③ 0.5 ④ 0.6 문 19. 다음 전달함수 의 안정성을 보장하는 의 범위는?          ①      ②       ③      ④      문 20. 정현파 입력신호들에 대한 선형시스템의 정상상태 출력들이 아래의 표와 같을 때, 이 시스템의 대역폭(또는 차단주파수) 및 위상교차 주파수에서의 이득은? (단, 대역이득은 0 [dB]이다) 입력 출력 sin   sint    sin   sint 대역폭[Hz] 이득[dB] ① 25 —3 ② 25 —6 ③ 50 —3 ④ 50 —6 j Im