개념 한 쪽
비례제어는 현재 오차의 크기에 비례하여 조작량을 결정하는 기본 제어 동작이다. 제어계에서는 비례(P), 적분(I), 미분(D) 동작을 조합하여 요구되는 성능을 얻는다. 각 동작의 정의와 역할을 명확히 구분하면 선택형 문제에서 빠르게 선지를 판별할 수 있다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「비례제어」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| PID 특징 판별 | 1 | PID가 시스템에 미치는 성능 영향을 고르기 |
| 응답 특성 용어 | 1 | 입력과 출력의 최대 편차를 나타내는 용어 판단 |
| 제어 동작 분류 | 1 | 연속 제어와 불연속 제어를 구분하는 유형 |
비례제어(P동작)는 설정값과 실제값의 차이인 오차의 크기에 비례하여 출력 신호를 변화시키는 방식이다. 오차가 클수록 조작량이 증가하며, 오차가 0이면 조작량도 0에 가깝게 된다. 비례만으로 제어하면 잔류편차, 즉 목표값에 정확히 도달하지 못하는 오차가 남을 수 있다.
적분제어(I동작)는 오차가 시간에 따라 누적된 값에 비례하여 조작량을 보정하는 방식이다. 적분 동작을 추가하면 비례만으로 생기는 잔류편차를 제거할 수 있으나 단독으로 쓰면 응답이 느려질 수 있다. 따라서 P와 I를 결합한 PI동작은 빠른 응답과 잔류편차 제거를 동시에 달성하려는 목적에 사용된다.
미분제어(D동작)는 오차가 시간에 따라 얼마나 빠르게 변하는지를 기준으로 출력을 조정하는 방식이다. 미분 동작은 급격한 변화에 대해 예측적으로 반응하여 오버슈트를 줄이고 시스템의 과도 응답을 개선하는 역할을 한다. PID는 P는 현재, I는 과거, D는 변화율로 비유하여 기억하면 구분이 용이하다.
연속 제어와 불연속 제어의 차이를 이해해야 한다. 비례, 적분, 미분 제어는 모두 연속적으로 조절하는 방식에 해당하므로 연속 동작에 해당한다. 반면 온오프나 2위치 동작은 스위치를 켜고 끄는 이산적인 동작으로 연속 동작이 아니다.
제어 특성 문제는 각 동작의 목적과 효과를 묻는 형태로 출제되므로, "잔류 오차 제거 → I", "변화율 대응 → D", "현재 오차 대응 → P"라는 키워드 매핑으로 정답을 빠르게 선별할 것을 권장한다.
문제 상황에서 비례제어만 사용하면 잔류편차가 남는다는 지문이 있으면 I동작의 필요성을 떠올려야 한다. 오차의 변화속도를 묻는 선지는 미분제어가 정답이므로 '변화속도 = 미분' 규칙을 적용하면 된다. 온오프 제어와 비례제어를 비교하는 보기에서는 연속성 여부를 기준으로 온오프는 불연속, P/I/D는 연속이라고 판정하면 된다.
제어동작 중 PＩD(비례적분미분)동작을 이용했을 때의 특징에 해당되지 않은 것은?
정답 ④ · 문제는 PID 제어를 사용했을 때 나타나는 특성 중 해당되지 않는 것을 찾는 것이다. PID 제어는 비례로 현재 오차를 줄이고 적분으로 잔류편차를 제거하며 미분으로 오버슈트를 억제하여 정정시간과 오버슈트, 잔류편차를 동시에 개선하고 응답의 안정성을 높이는 목적을 가진다.
PID 제어는 비례·적분·미분 동작을 조합해 응답 속도와 안정성을 모두 최적화하는 제어 방식입니다.
자동제어계의 응답 중입력과 출력사이의 최대 편차량은?
정답 ② · 문제는 자동제어계에서 입력과 출력 사이의 최대 편차량이 어떤 용어인지 묻고 있다. 입력에 도달하려는 출력이 목표값을 초과하여 나타나는 최대 순간 편차를 오버슈트라고 한다.
입력과 출력 사이의 최대 편차량은 오버슈트이다. 오차는 정상 상태 오차, 외란은 외부 요인, 감쇄비는 진동 감쇠 정도를 나타낸다.
제어요소의 동작 특성 중 연속동작이 아닌 것은?
정답 ④ · 문항은 제어 요소의 동작 특성 중 연속동작이 아닌 것을 고르는 문제이다. 연속 제어는 출력이 연속적으로 변화하는 방식으로 비례·비례적분·비례미분 제어는 모두 연속 신호를 생성하지만 온오프 제어는 출력이 켜기/끄기 두 상태만 가지는 이산적 동작이므로 연속동작이 아니다.
연속 제어는 조절량을 연속적으로 변화시키지만, 온오프 제어는 전류의 유무만 판단하므로 연속 동작이 아니다.
승강기기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.