2023 국가직 7급 자동제어 문제 해설 (2차) - 2023.9.24.

 

230923 국가 7급 2차 자동제어-가정답(2023-09-24 / 755.6KB / 135회)

 

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2023 국가직 7급 자동제어 해설 wirebox (2024-03-26 / 138.7KB / 18회)

 

 2023년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 자동제어 책형 1쪽 자동제어 1. 제어시스템에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 비선형시스템이나 다중입출력 시스템의 모델링에는 상태공간 방정식을 적용할 수 있다. ② 제어시스템에 대한 전달함수를 상태공간방정식으로 표현하는 방법에는 여러 가지가 있다. ③ 상태공간방정식을 활용하여 제어시스템 내부의 거동을 해석할 수 있다. ④ 제어시스템의 가관측성과 가제어성은 상태공간방정식으로 변환하지 않고 전달함수만으로 확인할 수 있다. 2. 다음과 같은 단위 피드백시스템에서 PD 제어기를 설계하고자 한다. 단위계단입력에 대한 정상상태오차가   이고 폐루프 특성방정식의 감쇠비가   이 되는 와 는?   ① 14 0.5 ② 14 1 ③ 16 0.5 ④ 16 1 3. 라플라스 변환에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 시간천이(time shift) 성질은 ±을 포함한 함수의 라플라스 변환에서 사용된다. ② 함수의 라플라스 변환이   을 포함하면 적분성질을 나타낸다. ③ ℒ{ ＋ } ＝ ℒ{}ℒ{}는 라플라스 변환의 선형성질이다. ④ ∞lim →∞   lim → 는 라플라스 변환의 최종값 정리이다. 4. 그림과 같은 시스템에서 오차함수 는? ①       ②       ③       ④       5. 다음 시스템에서 전달함수   ＝   가 되기 위한 A는? ①  ②  ③  ④  6. 다음 신호흐름선도로 표시된 제어시스템의 전달함수   는? ①      ②       ③    ④     2023년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 자동제어 책형 2쪽 7. 그림과 같이 질량이 없는 수레 위에 설치된 스프링－질량－감쇠기 시스템의 입력이 , 출력이 일 때, 전달함수의 영점으로 옳은 것은? (단,  ＝1 kg,  ＝4 Nㆍs/m,  ＝3 N/m이며, 바퀴와 수레, 바퀴와 지면과의 마찰은 무시한다) ①    ②    ③    ④ 없음 8. 설계하고자 하는 선형 2차시스템의 감쇠비 와 고유주파수 의 범위가 다음과 같다. 이를 만족하기 위한 -평면 내 극점의 영역 A를 바르게 표시한 것은?      ,    ① ② ③ ④ 9. 그림과 같은 제어시스템에서 입력이   와   일 때 정상상태오차의 합으로 옳은 것은? (단, 는 단위계단함수이고, 와 는 각각 와 의 라플라스 변환이다) ①   ②   ③   ④   10. 다음과 같은 상태공간방정식을 갖는 시스템의 단위계단입력에 대한 시간응답의 특성으로 옳은 것은?                                           ① 계속 진동한다. ② 오버슈트가 발생하지만 1로 수렴한다. ③ 오버슈트가 발생하지 않고 1로 수렴한다. ④ 무한대로 발산한다. 11. 다음과 같은 폐루프 시스템에서 고유주파수  ＝ 3 rad/sec가 되도록 하는 와 감쇠비 의 값은?   ①     ②     ③     ④     2023년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 자동제어 책형 3쪽 12. 단위 피드백시스템의 개루프 전달함수가      일 때 시스템의 안정성을 만족하는 값은? ① 5 ② 10 ③ 15 ④ 20 13. 다음 피드백시스템에서 근궤적선도가 허수축과 교차하는 점에서의 주파수 [rad/sec]는? ①  ②  ③  ④  14. 다음과 같은 상태피드백 제어시스템에서 폐루프 시스템의 극점은?                              ① －4, －1 ② －3, －2 ③ －2, －2 ④ －2, －1 15. 폐루프 전달함수         인 제어요소의 주파수응답에서 첨두공진값 와 공진주파수 [rad/sec]는?   ①    ②     ③    ④     16. 입력 와 출력  사이의 전달함수      인 제어시스템 에서 폐루프 시스템의 상태공간방정식이 다음과 같을 때, 기준입력 에 대한 폐루프 시스템의 감쇠비 는?                                     ①  ②  ③   ④   17. 그림과 같은 시스템의 상태천이행렬로 옳은 것은? ①         ②         ③           ④           2023년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 자동제어 책형 4쪽 18. 다음과 같은 상태공간방정식에 상태피드백 입력     를 인가하였을 때, 가제어성과 가관측성의 가능 여부를 바르게 연결한 것은?                           가제어성 가관측성 ① 가능 가능 ② 가능 불가능 ③ 불가능 가능 ④ 불가능 불가능 19. 특성방정식이    단   인 어떤 폐루프 시스템의 근궤적선도가 그림과 같을 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단,         이고, 근궤적선도가  인 점 A를 지난다) ① 가 무한대일 때 폐루프 시스템의 근 중 두 개는 안정한 영역에서 실수축과 ±90 ° 각도를 이루며 발산한다. ② 폐루프 시스템의 극점이 A에 있기 위해서는  ＝ 8이어야 한다. ③ 실수축에 있는 극점을 －8로 변경하면 폐루프 시스템의 감쇠비는 극점 변경 전의 감쇠비보다 작아진다. ④ 가 커질수록 폐루프 시스템의 실수근의 절댓값은 더 작아진다. 20. 그림에서 점선 내 피드백시스템의 안정성과 전체 폐루프 시스템   가 안정하기 위한 조건으로 옳은 것은? (단,   ,   인 상수이다) 안정성 안정조건 ① 안정    ② 안정    ③ 불안정    ④ 불안정    21. 자동제어계의 주파수응답 성능지표에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 대역폭이 넓을수록 응답속도가 빨라진다. ② 첨두공진값은 주파수응답 전달함수 크기의 최댓값으로 정의하며, 제어계의 안정도의 척도가 된다. ③ 이득교차주파수의 값이 높을수록 공진주기가 짧아진다. ④ 이득여유는 위상각이 －180 °에서 주파수응답 전달함수 크기의 역수이다. 22. 근궤적을 이용한 제어시스템 설계 시 -평면 좌반면에 극점, 영점 추가에 대한 설명으로 옳은 것은? ① 개루프 전달함수에 극점을 추가하면 근궤적을 왼쪽으로 끌어당겨 정착속도를 빠르게 한다. ② 개루프 전달함수에 영점을 추가하면 근궤적을 왼쪽으로 끌어당겨 정착속도를 빠르게 한다. ③ 폐루프 전달함수에 극점을 추가하면 근궤적을 왼쪽으로 끌어당겨 안정도를 높게 한다. ④ 폐루프 전달함수에 영점을 추가하면 근궤적을 왼쪽으로 끌어당겨 안정도를 높게 한다. 2023년도 국가공무원 7급 공채 제2차 필기시험 자동제어 책형 5쪽 23. 그림과 같은 보드선도를 갖는 전달함수에 가장 가까운 것은? ①     ②     ③     ④     24. 이산시간 제어시스템(discrete-time control system)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 시스템의 한 부분 이상에서 신호가 펄스 또는 디지털 부호로 되어 있다. ② -변환을 이용하여 시스템 해석을 할 수 있다. ③ 차분방정식으로 시스템을 표현할 수 있다. ④ 시스템이 안정하기 위해서는 폐루프 전달함수의 모든 극점의 실수부가 음수이어야 한다. 25. 다음과 같은 상태공간방정식에서 상태피드백 제어기 를 구성하고, 기준입력 를 단위계단입력으로 인가하였다. 그 결과 정착시간과 오버슈트가 관찰되었고 정상상태오차가 발생했다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?                                                      ① 상태피드백 제어기를 적용한 폐루프 시스템의 특성방정식은    이다. ② 상태피드백 제어기를 적용하여 정착시간과 오버슈트는 조절 가능하다. ③ 적분형 상태피드백 제어기를 적용하면 정상상태오차를 0으로 만들 수 있다. ④ 적분형 상태피드백 제어기를 적용하면 정착시간과 오버슈트 조절이 불가능하다.