[제어] 제어에 대한 기초 개념 내용 정리

제어에 대한 기초적인 개념을 공부하고 정리하는 글

 

목차

 

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제어(Control) 

사진: Unsplash 의 Chris Leipelt

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1. 제어

제어 대상이 외란에 영향을 받지 않고 안정하게 목표값을 추종하도록 제어시스템을 변화, 조정하는 과정

예시

• 에어컨으로 집 내부 온도를 컨트롤
• 비행기의 고도
• 사람의 혈압
• 실업률

 

외란(Disturbance)

• 제어 대상의 출력값을 교란시키는 외부 신호

 

시스템응답(response)

목표값 → 시스템 → 출력값

• 시간 응답 : 입력에 의한 출력을 시간의 함수로 나타냄
• 주파수 응답 : 시스템이 주파수적으로 반응하는 거동, 정상상태 관심

 

제어의 목적

• 안정성
• 명령추종성능
• 외란제거
• 강인성

응답 특성

• 시간응답
• 주파수 응답

성능 평가

• 과도 응답 특성
• 정상상태 오차
• 안정성

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2. 제어 시스템의 개회로 제어/폐회로 제어

2.1. 개회로 제어 시스템

각 단계가 미리 정해진 순서에 따라서 제어되는 간단한 시퀀스 제어 시스템
On/OFF 와 같은 일정한 상태의 제어 명령에 의한 제어

단점 :

• 제어 동작이 출력과 상관없이 오차가 많이 발생.
• 오차/외란을 수정할 수 없음.
  
  

2.2. 폐회로 제어 시스템

출력이 목표값과 일치하는 가를 비교하여 오차를 수정하도록 하는 궤환 경로

장점 :오차/외란에 대응 가능
단점 : 복잡함

2.3. 제어 장치 요소 요구 특성

• 검출부(Sensor)
  • 신뢰성
  • 정확도/반복도/분해능
  • 노이즈 둔감
  • 비침투성
  • 선형성
  • 측정범위
  • 민감도
• 조작부(Actuator)
  • 선형성
  • 백래쉬, 마찰, heseris 등의 비선형성의 최소화
  • 시스템에 적용가능한 파워
• 조절부(Controller)
  • 안정성
  • 성능
  • 강인성/민감도
  • 속도
  • 통신 호환/확장성
  • 프로그램 기능

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3. 제어 및 제어 장치 구분

3.1. 제어 구분

• 목표값 고정 여부
  • 정치 제어 : 목표값이 고정되어 제어량을 일정하게 유지
  • 추치 제어 : 시간에 따라 변화하는 목표값에 따라 유지
• 자동화 여부
  • 자동/수동
• 피드백 여부
  • 열린 루프/폐루프
• 정해진 순서 여부
  • 시퀀스 제어 : 정해진 순서
  • 피드백 제어: 출력치 일부를 입력측으로 되돌려 조작
• 외란 신호에 대한 적응
  • 자동 조정 : 고정된 목표값으로 되돌아오게 함
  • 서보 제어 : 변위량을 추종하도록 되어있는 제어 방식
• 응용 상의 구분
  • 프로세스 제어
• 제어 동작
  • 불연속 제어 : on/off 제어
  • 연속 제어 : 제어량과 목표값을 항상 비교함
• 신호 처리 방식에 따라서도 분류 가능
  • 시간 동기 제어
  • 시간 비동기제어
  • 논리제어
  • 시퀀스 제어
    • 시간 종속
    • 위치 종
• 제어 과정에 따라서 분류 가능

 

3.2. 제어 장치 구분

PC based control : 컴퓨터 베이스 제어

 

PLC (programmable logic control) : 시퀀스 제어

 

 

 

 

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마무리

어떤 식으로 제어가 되는지에 대한 개념을 그려나갈 수 있는 점이 중요

후에 꼭 다시 봐야 할 파트 임을 주의!