Control System   제어 시스템

1. 제어 시스템 (Control System) 이란?

  ㅇ 제어 입력에 따라 정해진 또는 적응적 방법으로 출력을 제어할 수 있는 시스템


2. 제어 시스템의 모델링

  ㅇ 수학적 모델링  :  미분방정식, 시스템방정식
  ㅇ 모델링의 도식/도형적 표현  :  블록선도, 신호흐름선도 
  ㅇ 입출력 관계식  :  전달 함수 (직관적)
     - 입력 신호에 대한 출력 신호의 관계로써, 제어 시스템의 특성이 해석/평가됨
  ㅇ 상태 관계식  :  상태 방정식 (계산적)
     - 입력,출력 변수 이외에도 n개의 상태 변수들을 함께 엮어서, 제어 시스템의 특성이 해석/평가됨


3. 제어 시스템의 특성들

  ㅇ (제어목표)  얻고자 하는 제어 시스템의 특성
     - 안정성, 명령추종성능, 외란 제거, 강인성 등   ☞ 제어목표 참조

  ㅇ (제어대상)  제어 대상이 되는 요소(변수)
     - 입력 변수, 상태 변수, 출력 변수

  ㅇ (연결방식)
     - 제어 시스템 내 제어기와 플랜트 연결방식   ☞ 개루프 제어, 폐루프 제어 참조

  ㅇ (기준입력)
     - (시간영역) 과도 응답 입력 : 단위계단함수,단위램프함수,단위포물선함수 등 시험기준입력 
     - (주파수영역) 주파수 응답 입력 : 정현 함수

  ㅇ (응답특성) 
     - 시스템 응답 : 시간응답 (= 과도응답 + 정상상태응답)
     - 주파수 응답

  ㅇ (성능평가)  제어 시스템의 성능 규격           ☞ 제어시스템 설계 참조
     - 과도응답 특성
        . 과도응답 평가량 : 최대 오버슈트, 지연시간, 상승 시간, 정정 시간, 감쇠비 등
     - 정상응답 특성
        . 정상상태 오차 등
     - 안정성/안정도 (상대 안정도)
     - 평가 대상
        . 과도 응답 및 정상상태 응답의 조절 능력
        . 안정/불안정의 판별

  ㅇ (동작요소)  제어 시스템 전체 특성을 고려하여 제어 동작을 수행하는 장치   ☞ 제어기 참조


4. 제어 시스템의 설계 (Control System Design)     ☞ 제어시스템 설계 참조 

  ㅇ 고전적
     - 주파수영역 : 주파수응답법 
        . 나이퀴스트 선도 : 1932년 제안
        . 보드 선도 : 1930년대 제안
        . 니콜스 선도 : 1940년대 제안
           .. 개루프 전달함수의 이득,위상에 대한 폐루프 전달함수의 이득,위상 간의 관계를
              그래프로 나타낸 것
     - 시간영역 : 근궤적법 
        . 근궤적법 : W.R. Evans에 의해 1948년 소개

  ㅇ 현대적
     - 상태공간기법