건축설비기사 자동제어 이론 및 개요 — 제어 동작과 제어 방식

자동제어는 크게 두 갈래다. 시퀀스 제어는 미리 정해진 순서나 논리에 따라 단계를 차례로 수행하고, 피드백 제어는 출력을 다시 입력 쪽으로 돌려보내 오차를 수정한다. 시퀀스 제어는 유접점 회로만 쓰는 것이 아니라 반도체 소자나 프로그래머블 로직 컨트롤러로도 구성하며, 주전원과 조작전원이 같아야 하는 것도 아니다.

피드백 제어의 동작은 오차를 어떻게 다루느냐로 갈린다. 비례제어는 현재 오차의 크기에 비례해 출력을 정하고, 적분제어는 오차가 쌓인 시간을 다루며, 미분제어는 목표값과 현재값의 변화율을 이용한다. 미분제어동작은 변화율을 보고 미리 제동을 걸어 오버슈트나 언더슈트를 줄이고, 과도상태의 편차를 없애 외란에 대한 안정도를 높인다. 단속도 제어는 목표값을 일정 범위 안에서 유지하는 방식이다.

리미트 조절기는 제어량이 정해진 한계를 벗어날 때 주조절기의 동작과 관계없이 조작기를 직접 움직인다. 설정치보다 제어량이 낮아졌을 때 조작기를 작동시켜 하한을 지키는 것이 하한제어이고, 반대로 높아졌을 때 작동하는 것이 상한제어이다. 최소개도제어는 밸브의 열림을 최소한으로 유지하는 방식이고, 외기도입제어는 외부 공기의 상태를 고려하는 제어이다.

PID 제어가 진동하거나 불안정해지는 원인은 제어 매개변수의 부적절함에 있다. 비례대가 매우 좁으면 작은 변화에도 크게 반응하고, 적분시간이 짧으면 오차가 빨리 쌓여 과잉 응답을 일으키며, 미분시간이 길면 미래 변화를 지나치게 예측한다. 반면 낭비시간이 짧다는 것은 응답 지연이 적다는 뜻이므로 안정화에 기여하며, 불안정의 원인과는 거리가 멀다.

검출 소자도 원리로 구분한다. 제벡 효과는 두 종류의 금속을 접합했을 때 접합부의 온도 차이에 따라 기전력이 생기는 현상이며, 이 원리로 온도 변화를 검출하는 소자가 열전대이다.

제어 방식은 하드웨어 의존도에 따라서도 갈린다. 전기식은 릴레이와 접점을, 전자식은 반도체 회로를, 공기식은 공기 압력을 이용하므로 반응이 느리고 정밀도에 한계가 있다. DDC 방식은 디지털 컴퓨터나 마이크로프로세서로 제어 로직을 소프트웨어로 구현하므로 프로그램 변경만으로 제어 내용을 바꿀 수 있고, 정밀도와 유연성이 가장 높다.