정상오차와 주파수응답

전기기사 필기 2018년 3회 64번

Q문제

일정 입력에 대해 잔류편차가 있는 제어계는?

유사 문제 링크

선택지 분석

비례 제어계

비례 제어(P 제어)는 조작량이 편차에 비례하도록 구성된 제어 방식입니다.

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Step 1: 비례 제어계의 전달함수는 G(s) = Kp 형태를 가집니다.

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Step 2: 일정한 입력(단계 입력)이 가해졌을 때, 제어 대상의 이득이 무한대가 아닌 이상 목표값과 실제값 사이에 일정한 오차가 발생하게 됩니다.

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Step 3: 이처럼 정상 상태에서 발생하는 일정한 오차를 잔류편차(Offset)라고 하며, 비례 제어계는 구조적으로 이를 제거할 수 없는 특성을 가집니다.

적분 제어계

적분 제어(I 제어)는 편차를 시간으로 적분하여 제어하므로 정상 상태 오차인 잔류편차를 제거하는 역할을 합니다.

비례 적분 제어계

비례 적분 제어(PI 제어)는 적분 동작이 포함되어 있어 비례 제어의 단점인 잔류편차를 완전히 제거할 수 있습니다.

비례 적분 미분 제어계

비례 적분 미분 제어(PID 제어)는 적분 동작을 통해 잔류편차를 제거하고 미분 동작을 통해 제어계의 속응성을 높입니다.

잔류편차(Offset)란 무엇인가요?

제어계가 정상 상태에 도달했을 때 목표값과 실제 제어량 사이에 발생하는 일정한 오차를 의미합니다.

왜 비례 제어계에서만 잔류편차가 발생하나요?

비례 제어는 출력값이 오차에 비례하므로, 오차가 0이 되면 출력도 0이 되어 제어 상태를 유지할 수 없기 때문에 필연적으로 미세한 오차가 남게 됩니다.