1. 제어 기초 개념
ㅇ 제어 (Control)
- 적당한 성능을 얻기위해 제어시스템을 변화, 조정하는 것
ㅇ 제어 목표 (Control Objective) ☞ 제어시스템 설계 참조
- 얻고자 하는 제어시스템 특성 (안정성, 명령추종성능, 강인성, 민감도 축소 등)
ㅇ 제어의 종류 ☞ 제어 종류 참조
- 목표값 고정 여부 (정치 제어, 추정 제어), 자동화 여부 (수동 제어, 자동 제어),
피드백 여부 (개루프 제어, 폐루프 제어), 정해진 순서 여부 (시퀸스 제어, 피드백 제어),
응용상의 구분 (프로세스 제어, 서보 제어, 자동 조정)
2. 제어 시스템 및 구성 요소
ㅇ 제어시스템 (Control System)
- 입력,출력으로 구성되어 제어를 수행하는 전체 시스템
ㅇ 제어대상 (Controlled Object) = 플랜트 (Plant) = 공정 (Process)
- 제어의 대상이 되는 것
. 외부로부터 영향(외란)을 받게되어, 불안정하거나 어긋날 수 있는, 물리적 과정
ㅇ 제어요소 (Controlled Element) 또는 제어 장치
- 제어 동작 신호에 따라, 제어대상을 제어하는 조작량으로, 변환시키는 요소
- 조절부(controller),조작부(actuator)로 이루어짐
ㅇ 제어기,보상기,필터가 때로는 같은 의미로도 불리워짐
* 즉, 원하는 응답과 실제 응답 간의 차이를 줄여주려는 제어용 장치
- 제어기 (Controller,Control Device), 조절부(Controlling Means)
. 광의, 시스템 전체 특성을 고려하여 제어를 수행하는 장치
. 협의, 실제 제어 신호를 계산하는(발생시키는) 구성 요소
- 보상기 (Compensator)
. 주로, 위상 특성 일부를 적절히 바꾸기 위해, 새로이(특별히) 추가되는 장치를 일컬음
- 필터 (Filter)
. 주로, 주파수영역에서 불필요한 것을 걸러내는 장치
* 제어기 설계 (Controller Design)
. 제어량을 원하는 값으로 유지시키토록, 적절한 조작량을 산출하는 장치를 설계하는 것
ㅇ 조작부 (Final Control Element), 액츄에이터/구동기 (Actuator)
- 제어 신호로 제어대상을 직접 작동/구동시키는 것
- 통상, 원격 제어 명령을 증폭시켜, 직접 제어대상을 제어(작동/구동)하는 부분
ㅇ 조작량 (Control Variable, control vector)
- 제어대상(플랜트) 입력에 주는 제어 가능한 신호
ㅇ 제어량 (Controlled Variable) (= 출력)
- 제어대상(플랜트) 출력이 목표값과 같아지도록, 제어되어야 할 신호
ㅇ 비교부 (Summing Junction)
- 기준 입력과 주 귀환량을 비교하여, 오차를 산출해내는 장치
ㅇ 외란 (Disturbance)
- 제어량을 변화시키는 외적 요인
ㅇ 피드백,귀환 (Feedback, 되먹임)
- 출력의 일부를 다시 입력으로하여, 신호를 키워주거나/감소시킴
ㅇ 조정 (Regulation)
- 목표 추종과 외란 제거를 모두 아우르는 종합적인 조정
. 이에는 항상 기준신호가 있게 됨
3. 제어 신호
ㅇ 동작 신호 (Actuating Signal), 제어 편차
- 기준 입력과 주 귀환량 간의 차이로, 제어 동작을 일으키는 신호
ㅇ 오차 신호 (Error Signal, Deviation)
- 기준신호(목표 입력)와 제어량(제어대상 출력)과의 차이
. 실제 응답과 원하는 응답(기준 입력) 간의 차이를 나타내는 신호
.. e(t) = r(t) - y(t)
.. E(s) = R(s) - Y(s)
- 일반적으로, 기준입력과의 오차 신호에 따라 제어 입력을 만들어주게됨
4. 제어 방식
ㅇ 피드백 제어 (Feedback Control, 되먹임 제어)
- 출력의 일부(피드백 신호)를 기준 신호와 비교하여, 이를통해 출력을 조정하는, 제어 방식
ㅇ 피드 포워드 제어 (Feed Forward Control, 앞먹임 제어)
- 외란에 의한 제어량 변화를 미리 예측하여,
- 주어지는 정보에 따라 사전에 계산된 값을, 제어량에 직접 대응시키는 제어 방식
ㅇ 시퀸스 제어 (Sequence Control)
- 정해진 순서에 따라 제어 동작을 차례대로 행하는 제어 방식