위키득계정 ↗
과학

전달함수

전달함수과학
영문명
Transfer function
대상
선형 시불변 시스템
정의 조건
영 초기 상태
대표 변수
연속 시간 s와 이산 시간 z
전달함수는 선형 시불변 시스템의 입력과 출력 관계를 변환 영역에서 나타내는 함수다. 초기 상태를 0으로 두고 출력의 변환을 입력의 변환으로 나눈 형태로 정의한다. 순간 출력값을 순간 입력값으로 나누는 단순한 비율과는 다르다.

미분방정식을 함수로 나타낸다

시스템이 dy/dt + 2y = 4u를 만족한다고 하자. 초기값이 0이면 라플라스 변환에서 (s+2)Y(s) = 4U(s)가 되어 전달함수는 4/(s+2)다. 이 식은 특정 입력 하나의 출력값이 아니라 여러 입력에 공통으로 적용되는 관계다.

정상 상태 이득과 구분한다

앞의 안정한 시스템에서 상수 입력에 대한 정상 상태 이득은 s = 0에서 구한 2다. 그러나 빠르게 변하는 입력에 대해서도 출력이 언제나 정확히 두 배라는 뜻은 아니다. 주파수에 따른 크기와 위상 변화는 전달함수의 다른 값으로 평가한다.

초기 상태의 영향

시작 시점에 시스템 내부에 저장된 에너지가 있다면 입력이 0이어도 출력이 나올 수 있다. 그 응답은 전달함수와 입력의 곱만으로 모두 설명되지 않는다. 따라서 초기 상태에 의한 응답을 별도로 고려해야 한다.

표현과 실제 시스템

같은 전달함수를 다항식의 비, 극점과 영점, 상태 공간 등 여러 형태로 표현할 수 있다. 입력과 출력 사이의 관계가 같더라도 내부 상태의 표현이 유일한 것은 아니다. 포화나 시간에 따른 계수 변화가 큰 실제 시스템에 고정 선형 모형을 적용할 때는 그 가정이 유효한 범위를 확인한다.

관련 문서

Z 변환 / 라플라스 변환 / 주파수 응답 / 임펄스 응답 / IIR 필터 / 쌍선형 변환 / 최소 위상 필터