개념 한 쪽
자동제어에서 목표값(setpoint)이 시간에 따라 어떻게 변하는지에 따라 제어 방식을 구분한다. 대표적인 분류로 정치제어, 추종제어, 비율제어, 프로그램제어가 있으며, 실제 시스템의 동작 특성에 따라 적절한 분류를 적용해야 한다.
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출제기준 단원 「목표값의 시간적 성질에 의한 자동제어」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 제어용어 정의 구별 | 1 | 제어계의 구성요소 명칭을 정확히 구분하는 문제 |
| 제어 방식 적용 사례 판정 | 1 | 주어진 시스템의 목표값 시간적 성질로 제어방식 분류하기 |
| 측정 원리와 구분 | 1 | 평형을 이용한 영위법 개념을 묻는 측정 원리 문제 |
정치제어는 목표값이 시간에 관계없이 일정하게 유지되는 제어를 말한다. 정전압 장치나 일정 속도 제어처럼 설정한 값이 고정되어 계속 유지되어야 하는 경우에 해당한다.
추종제어는 목표값이 외부 입력에 의해 연속적으로 변할 때 그 변화를 따라가는 제어를 말한다. 레이더 추적과 같이 목표가 임의로 변하는 상황에서 사용하는 방식이라고 정의한다.
프로그램제어는 목표값이 시간의 함수로 미리 정해진 패턴을 따르는 경우를 의미한다. 엘리베이터처럼 미리 정해진 층 순서대로 이동하는 시스템은 목표값이 프로그래밍된 예로서 프로그램제어에 해당한다.
비율제어는 두 변수의 비율을 일정하게 유지하려는 목적의 제어를 지칭한다. 연료와 공기의 비율 유지 같은 공정 제어에서 활용되는 분류라고 설명한다.
또한 제어계 구성 요소 관련 용어를 구별한다. 목표값은 달성하고자 하는 설정값이고, 제어량은 제어대상의 실제 출력값이며, 조작량은 제어기가 제어대상에 가하는 입력 신호이다.
엘리베이터는 미리 정해진 층 순서대로 이동하므로 목표값의 시간적 성질이 시간에 따라 계획된 패턴을 따르는 프로그램제어 사례에 해당한다. 반대로 온도를 25도로 유지하려는 시스템은 목표값이 고정되어 있는 정치제어 사례에 해당한다. 제어계 문제에서는 시스템의 작동 특성을 보고 '목표값이 고정인가, 외부에 의해 변하는가, 미리 정해진 패턴인가, 비율 유지인가'를 판단하여 정답을 선택하는 방식이 일반적이다.
제어장치가 제어대상에 가하는 제어신호로 제어장치의 출력인 동시에 제어대상의 입력인 신호는?
정답 ② · 제어공학에서 조작량(Manipulated Variable)은 제어 장치가 제어 대상(Plant)을 목표값에 일치시키기 위해 가하는 제어 신호를 의미합니다. 이는 제어 장치의 출력이자 제어 대상의 입력이 됩니다.
제어장치의 출력이자 제어대상의 입력인 신호는 조작량으로, 제어대상 상태를 변화시키는 직접적인 원인이다.
콘덴서의 정전용량을 변화시켜서 발진기의 주파수를 1kHz로 하고자 한다. 이 때 발진기는 자동제어 용어 중 어느 것에 해당 되는가?
정답 ④ · 발진기의 주파수를 1kHz로 맞추기 위해 콘덴서의 정전용량 값을 변화시키는 행위는, 제어계에서 원하는 목표값(1kHz)을 얻기 위해 시스템에 입력하는 '조작량(Manipulated Variable)'에 해당합니다. 제어대상은 시스템 그 자체이며 목표값은 1kHz, 제어량은 실제 출력되는 주파수입니다.
측정하고자 하는 양을 표준량과 서로 평형을 이루도록 조절하여 표준량의 값에서 측정량을 구하는 측정방식은?
정답 ④ · 영위법(Null method)은 측정하고자 하는 미지의 양을 이미 알고 있는 표준량과 평형을 이루어 그 차이가 0이 되도록 조절한 후, 표준량의 값을 읽어 미지의 측정값을 구하는 방식입니다. 브리지 회로 등을 이용하여 고정밀 측정에 주로 사용됩니다.
측정값과 표준량을 평형시켜 차이를 0으로 만드는 고정밀 측정방식은 영위법이다.
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