화공기사 2015년 4회 기출 풀이(51번,52번,53번,54번,55번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 52번, 53번, 54번, 55번

51. 어떤 제어계의 특성방정식이 다음과 같을 때 임계주기(ultimate period)는 얼마인가?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 2번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

보통 이런 문제는 직접치환법이 그나마 편한 것 같다.

s=jω 를 대입해서 정리하면,

실수부와 허수부를 각각 0으로 놓으면 아래와 같은 연립방정식이 생긴다.

위 식을 풀면 Crossover 주파수와 Ultimate Gain 을 구할 수 있다.

여기서는 Crossover 주파수만 필요하므로 두번째 식만 풀면 된다.

ω = 3 이고,

주기 T = 2π/ω 이므로, Ultimate period = 2π/3 이다.

----------------------------------------------------------------------------------------------------

52. 개루프 안정공정(open-loop stable process)에 다음 제어기를 적용하였을 때, 일정한 설정치에 대해 off-set이 발생하는 것은?

 ① P형

 ② I형

 ③ PI형

 ④ PID형

정답 : 1번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

I 제어기는 offset을 없애준다.

I 가 없는 것은 1번이다.

----------------------------------------------------------------------------------------------------

53. 특성방정식이 1 + Kc/(S+1)(S+2) = 0 로 표현되는 선형 제어계에 대하여 Routh-Hurwitz 의 안정 판정에 의한 Kc 의 범위를 구하면?

 ① Kc ＜ -1

 ② Kc ＞ -1

 ③ Kc ＞ -2

 ④ Kc ＜ -2

정답 : 3번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

routh array 를 써보면,

2+Kc >0, Kc>-2

----------------------------------------------------------------------------------------------------

54. 다음에서 servo problem 인 경우 proportional control(Gc = Kc) 의 offset 은?

(단, 인 단위계단 신호이다.)

 ① 0

 ② 

③ 

 ④ 

정답 : 4번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

Servo → 추치제어 → 설정점 변화, 외란 일정 →Ti 무시

offset = 설정치 - 출력(∞)

이므로 위 식에서 설정치는 1

총괄전달함수는,

최종값 정리를 사용해서 출력(∞)을 구해보자.

단위계단입력이므로 1/s 를 곱한 전달함수에 s를 곱하고 s→0 하면,

출력(∞) = 

----------------------------------------------------------------------------------------------------

55. 측정 가능한 외란(measurable disturbance)을 효과적으로 제거하기 위한 제어기는?

 ① 앞먹임 제어기(Feedforward Controller)

 ② 되먹임 제어기(Feedback Controller)

 ③ 스미스 예측기(Smith Predictor)

 ④ 다단 제어기(Cascade Controller)

정답 : 1번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

측정가능한 외란 → Feedforward 제어

----------------------------------------------------------------------------------------------------