근궤적과 자동제어의 보상

전기기사 필기 2011년 3회 70번

Q문제

조절부의 동작에 의한 분류 중 제어계의 오차가 검출될 때 오차가 변화하는 속도에 비례하여 조작량을 조절하는 동작으로 오차가 커지는 것을 미연에 방지하는 제어 동작은 무엇인가?

유사 문제 링크

선택지 분석

비례 동작 제어

비례 동작 제어는 오차의 변화 속도가 아닌 오차의 크기 자체에 비례하여 조작량을 결정하는 방식입니다.

미분 동작 제어

오차의 변화 속도에 비례하여 조작량을 조절함으로써 오차의 증가를 미연에 방지하는 제어 방식은 미분 동작 제어입니다.

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Step 1: 미분 동작(Derivative Control)의 정의를 검토합니다. 이는 제어 편차의 시간적 변화율에 비례하는 조작량을 생성하는 제어 동작을 의미합니다.

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Step 2: 제어 수식을 분석합니다. 조작량 MV(t)는 미분 이득 Kd와 오차 e(t)의 미분값의 곱인 Kd * (de(t)/dt)로 표현되며, 여기서 de(t)/dt가 오차의 변화 속도에 해당합니다.

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Step 3: 제어 특성을 확인합니다. 오차가 커지려는 추세를 미리 파악하여 수정 동작을 가하므로, 응답 속도를 개선하고 오버슈트를 억제하여 계통의 안정도를 높이는 효과가 있습니다.

적분 동작 제어

적분 동작 제어는 오차의 변화 속도가 아니라 오차의 누적값(시간적 적분)에 비례하여 조작량을 결정하며 잔류 편차를 제거합니다.

온-오프 제어

온-오프 제어는 오차의 변화율과 무관하게 설정값과의 대소 비교를 통해 조작량을 최대 또는 최소로만 출력하는 불연속 제어 방식입니다.

미분 동작 제어가 제어계의 안정도에 어떤 도움을 주나요?

오차의 변화를 미리 예측하여 대응하는 예견 제어 특성을 가지므로, 오버슈트를 줄이고 제어계의 진동을 억제하여 안정도를 향상시킵니다.

미분 동작 제어를 단독으로 사용하지 않는 이유는 무엇인가요?

오차가 일정하게 유지되면 미분값이 0이 되어 조작량이 발생하지 않으며, 신호에 포함된 고주파 노이즈를 증폭시켜 제어계가 불안정해질 수 있기 때문입니다.