근궤적과 자동제어의 보상

전기기사 필기 2016년 2회 68번

Q문제

제어기에서 미분제어의 특성으로 가장 적합한 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

대역폭이 감소한다.

미분제어는 고주파 이득을 높여 시스템의 응답 속도를 빠르게 하므로 대역폭을 증가시키는 특성을 가집니다.

제동을 감소시킨다.

미분제어는 시스템의 제동비(감쇠비)를 증가시켜 오버슈트를 억제하고 진동을 줄이는 역할을 합니다.

작동오차의 변화율에 반응하여 동작한다.

미분제어(D 제어)는 입력되는 오차 신호의 시간적 변화율에 비례하여 제어 입력을 생성하는 방식입니다.

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Step 1: 미분제어의 기본 수식은 u(t) = Kd * de(t)/dt 로 정의되며, 여기서 de(t)/dt는 오차의 변화율을 의미합니다.

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Step 2: 오차가 변화하는 속도를 감지함으로써 향후 발생할 오차를 예측하고 이에 미리 대응하는 선행 제어가 가능해집니다.

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Step 3: 이러한 특성으로 인해 시스템의 제동 특성이 개선되고 과도 응답의 안정성이 향상되는 효과를 얻습니다.

정상상태의 오차를 줄이는 효과를 갖는다.

정상상태 오차를 줄이거나 제거하는 것은 적분제어(I 제어)의 주요 기능이며, 미분제어는 정상상태 오차에 직접적인 영향을 주지 않습니다.

미분제어를 단독으로 사용하지 않는 이유는 무엇인가요?

미분제어는 오차가 일정할 경우 출력이 발생하지 않으며, 신호에 포함된 고주파 노이즈를 증폭시켜 시스템을 불안정하게 만들 수 있기 때문에 주로 P 제어나 PI 제어와 결합하여 사용합니다.

미분제어가 시스템의 안정도에 기여하는 방식은 어떻게 되나요?

오차의 변화율을 감지하여 오차가 커지기 전에 제동력을 가함으로써 오버슈트를 줄이고 시스템이 목표값에 빠르게 안정되도록 돕습니다.