Natural Response, Transient Response   고유 응답, 자연 응답, 과도 응답, 트랜션트 응답

(2023-01-13)

Transient State, 과도 현상, 과도 상태 응답, 트랜션트 응답


1. 시간 관점에서, 시스템 응답의 구분선형계시간 관점에서 볼 때, 
     - 그 시스템 응답을, 성분별 2개(고유,강제)로 구분/설명 가능 함

  ㅇ 시스템 응답의 성분별 구분
     - 시스템응답(완전응답,시간응답)  =  고유응답(자연응답,과도응답)  +  강제응답(정상상태응답)

  ㅇ 여기서, 시스템 응답 이란?
     - 입력 여기(Excitation)에 의한 출력 응답(Response)의 거동을, 함수적으로 표현한 것


2. 고유 응답, 강제 응답의 비교

  ㅇ 고유응답/자연응답(Natural Response), 과도응답(Transient Response)
     - 시간이 지남에 따라 없어지는 응답
        . 회로 또는 시스템의 일반적인 성질(구성 소자의 종류, 크기, 연결구조 등)을 나타냄

     - 입력에 관계 없는 응답
        . 시스템 고유 특성이 초기값으로 반영되어 나타나는 응답

  ㅇ 강제 응답(Forced Response), 정상상태 응답(Steady-state Response)
     - 시간이 지나고, 과도응답이 영으로 수렴한 후에도 남게되는 시스템 응답
        . 주로, 외부에서 강제로 인가하는 입력 만에 의한 응답


3. 고유 응답 (Natural Response) 이란?

  ㅇ (유사 명칭)
     - 자연 응답(Natural Response), 과도 응답(Transient Response)
     - 때로는, 영입력응답(무전원응답),자유 응답(Free Response) 이라고도 함

     * [참고]
        . 영입력 응답/자유 응답 = (무 입력시 초기값 만에 의한 고유응답 성분)
        . 영상태 응답 = (입력에 따른 고유응답 성분) + (강제응답 성분)
        . 고유 응답   = (무 입력시 초기값 만에 의한 고유응답 성분) 
                        또는 (입력에 따른 고유응답 성분)

  ㅇ (의미) 
     - 과도기간만 존재하고 시간이 경과함에 따라 소멸하는 응답     ☞ 시정수 참조
     - 소자의 초기값이 반영되어 나타나는 응답
        . 에너지저장소자인 커패시터,인덕터 등에서 초기 전하,전류방전에 의해 생김
        . 회로 내에 구동전원이 없을 때 나타나는 응답

  ㅇ ( 관점)
     - 미분방정식 해 관점에서는, 이를 동차해 라고도 함


4. 과도 응답의 평가

  ㅇ 과도응답의 성능 특성 평가 : 상승시간,오버슈트 등
     - 주로, `단위계단응답`에 의해 평가됨 

        

  ㅇ 과도응답의 응답속도 평가 (속응성) : 상승시간, 정착시간, 첨두값시간
     - 입력에 얼마나 빨리 대응하는가의 정도
         

  ㅇ 과도응답의 안정도 평가 (안정성)  ☞ 과도응답 안정성 참조
     - 만일, 과도응답이 시간이 지남에따라 감소하지 않으면 불안정해짐

  ㅇ 과도응답의 시험 기준 입력 (Reference Test Input Signal)
     - 단위 계단함수, 단위 램프함수, 포물선 함수5. 과도 응답의 여러 유형/형태특성방정식의 근(즉,극점)에 따라 여러 과도응답 형태가 있음
     -  1차 시스템의 경우  ☞ 전적으로 `시정수`에 의존함
     -  2차 시스템의 경우  ☞ 2차 시스템 과도응답 (상승시간,정착시간,오버슈트 등) 참조

        

  ※ 한편, 물리계 과도응답 특성 대부분이, 그 계의 감쇠비(제동비 ζ)에 좌우됨
     - 예) 감쇠 진동의 범주 셋 : 과도 감쇠, 임계 감쇠, 미흡 감쇠

시스템 응답
   1. 시스템 응답   2. 시간 응답   3. 강제 응답   4. 고유 응답   5. 영상태/영입력 응답   6. 임펄스 응답   7. 주파수 응답   8. 전달 함수   9. 전달함수,주파수응답,임펄스응답 차이점   10. 회로망 응답   11. 계단 응답  
과도 해석 (시간응답)
   1. 시간 응답   2. 정상상태 응답   3. 과도 응답   4. 시정수   5. 0차 유지   6. 1차 회로(RL,RC)   7. 1차 RC 회로의 특성   8. 2차 회로(RLC)   9. RC 위상 천이  


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