제어공학 1 - 제어공학이란

제어

- 어떤 시스템(플랜트)이 원하는 동작을 하도록 입력을 조절하는 방법

 

대상 시스템

- 모터, 로봇, 비행기, 자동차, 화학 공정 등

 

상태

- 대상 내부 상태

ex) 자동차 위치, 속도, 자세(roll, pitch, raw) 등

 

출력

- 대상 시스템의 상태 일부나 이들이 결합합된 양

- 보통 센서로 측정하고, 그 값을 제어에 활용 함

 

제어기

- 아날로그 회로나 마이크로 프로세서 내의 프로그램에서 구현됨.

- 설계된 제어 알고리즘에 따라 대상 시스템에 입력을 계산하는 부분

 

제어 목표 4가지

1. 안정성 Stability

 - 대상 시스템의 상태나 출력이 발산하지 않고 일정 범위내 유지 -> 안정

 - 되먹임 제어에서 안정성이 확보되면 명령 추종이 달성됨

2. 명령 추종 Command Following

 - 시스템 출력이 명령을 정확히 따라가도록 해야함

3. 외란 제거 Disturbance Rejection

 - 외부로부터 외란이 들어오더라도 출력에 미치는 영향이 작도록 해야힘

4. 잡음 축소 Noise Reduction

 - 측정 잡음이 있더라도 출력에 미치는 영향을 줄여야함. 잡음은 센서에서 들어오는 경우가 많음

 

제어 시스템 연결 방식

1 open loop 개로 제어

 - 출력 시스템을 사용하지 않은 방식

 - 대상 시스템 특성을 잘 아는 경우에만 정확한 제어가 가능

 - 외란, 잡음으로 인해 산업 현장에서는 개로 제어 보다는 되먹임 제어를 많이 사용함

개루프 제어

2. feedback 되먹임 제어

- 플랜트 출력을 입력단에 되먹여 제어에 활용

- 대상 시스템 특성 일부를 모르더라도 되먹임 특성을 이용하여 정확한 제어 가능

- 외란과 잡음에 대처 가능 -> 산업현장에서 사용

폐루프 제어