근궤적과 자동제어의 보상
전기기사 필기 2005년 2회 73번
| 과목 / 챕터 | 회로이론 및 제어공학 / 제어공학 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
PD 제어동작은 프로세스 제어계의 과도 특성 개선에 쓰인다. 이것에 대응하는 보상 요소는?
선택지 분석
1
지상 보상 요소
오답 함정 분석
지상 보상 요소는 PI 제어와 유사한 특성을 가지며, 주로 정상 상태 오차를 개선하는 데 사용됩니다.
진상 보상 요소
정답 상세 해설
PD 제어와 진상 보상 요소는 모두 시스템의 위상을 앞서게 하여 과도 응답 특성을 개선하는 공통적인 목적을 가집니다.
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Step 1: PD 제어(비례 미분 제어)의 특성을 분석합니다. 미분(D) 동작은 오차의 변화율에 반응하여 시스템의 제동비를 높이고 응답 속도를 빠르게 함으로써 과도 상태의 안정도를 향상시킵니다.
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Step 2: 보상 요소의 위상 특성을 비교합니다. 진상 보상 요소(Phase Lead Compensator)는 특정 주파수 범위에서 위상을 앞서게(Lead) 하여 시스템의 대역폭을 넓히고 속응성을 개선합니다.
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Step 3: 결론적으로 PD 제어의 미분 효과는 진상 보상 요소의 위상 진상 효과와 물리적으로 대응하므로, 과도 특성 개선을 위한 대응 요소는 진상 보상 요소가 됩니다.
3
진지상 보상 요소
오답 함정 분석
진지상 보상 요소는 PID 제어와 유사하며, 과도 특성과 정상 상태 특성을 동시에 개선하고자 할 때 적용합니다.
4
동상 보상 요소
오답 함정 분석
동상 보상 요소는 제어공학의 보상 기법에서 위상 변화를 목적으로 사용하는 일반적인 보상 요소가 아닙니다.
자주 묻는 질문
Q.
PD 제어와 진상 보상 요소가 구체적으로 어떻게 닮았나요?
두 요소 모두 시스템에 '영점(Zero)'을 추가하는 효과를 주어 위상을 앞서게 만듭니다. 이를 통해 시스템의 응답 속도가 빨라지고 오버슈트가 감소하는 등 과도 응답 특성이 좋아집니다.
Q.
PI 제어는 어떤 보상 요소와 대응되나요?
PI 제어는 적분 동작을 통해 정상 상태 오차를 줄이는 역할을 하며, 이는 저주파 이득을 높여주는 지상 보상 요소(Phase Lag Compensator)와 대응됩니다.
Q.
진상 보상을 사용하면 시스템에 부작용은 없나요?
진상 보상은 고주파 이득을 증가시키기 때문에 시스템 내의 고주파 노이즈가 증폭될 수 있다는 단점이 있습니다.