자동제어계의 요소 및 구성
전기기사 필기 2013년 2회 64번
| 과목 / 챕터 | 회로이론 및 제어공학 / 제어공학 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 3 |
Q문제
그림과 같은 요소는 제어계의 어떤 요소인가?
선택지 분석
1
적분요소
오답 함정 분석
적분요소는 전달함수가 1/s 형태이며, 해당 회로와 달리 저항과 커패시터의 위치가 반대인 구조에서 나타납니다.
2
미분요소
오답 함정 분석
순수 미분요소는 전달함수가 s 형태여야 하지만, 실제 RC 회로에서는 분모에 지연 항이 포함되어 나타납니다.
3
1차 지연요소
오답 함정 분석
1차 지연요소는 저항이 직렬, 커패시터가 병렬로 연결된 저역통과필터(LPF) 형태의 회로에서 나타납니다.
1차 지연 미분요소
정답 상세 해설
해당 회로는 분자에 미분 항(s)과 분모에 1차 지연 항(1+Ts)을 동시에 가지는 1차 지연 미분요소입니다.
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Step 1: 회로의 임피던스를 이용하여 전달함수 G(s)를 구합니다. 입력 전압에 대한 출력 전압의 비는 G(s) = R / (R + 1/Cs) 입니다.
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Step 2: 분모와 분자에 Cs를 곱하여 식을 정리하면 G(s) = RCs / (1 + RCs) 가 도출됩니다.
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Step 3: 여기서 RC를 시정수 T로 치환하면 G(s) = Ts / (1 + Ts) 형식이 되며, 이는 분자의 미분 특성과 분모의 1차 지연 특성이 결합된 형태임을 알 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Q.
이 회로를 진상 보상기라고 불러도 되나요?
네, 맞습니다. 이 회로는 위상을 앞서게 하는 특성을 가지므로 진상 보상기 또는 고역통과필터(HPF)로도 불립니다.
Q.
시정수 T는 무엇을 의미하나요?
시정수 T는 저항 R과 커패시턴스 C의 곱(RC)으로 결정되며, 시스템의 응답 속도를 결정하는 중요한 파라미터입니다.
Q.
순수 미분요소와 1차 지연 미분요소의 차이는 무엇인가요?
순수 미분요소는 G(s)=Ts로 이상적인 형태이지만, 실제 물리적 회로에서는 분모에 (1+Ts)라는 지연 항이 반드시 수반되어 1차 지연 미분요소가 됩니다.