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Date Published: 7/29/2022

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설명 : [솔루션] 핵심이 보이는 자동제어 솔루션(저자 김성중) 입니다. 총 1장 솔루션으로 구성되어 있습니다. 공부 할 때 정말 도움이 많이 됬던 자료 입니다. 예습할때나 …

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핵심이 보이는 제어공학(개정판) – YES24

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Date Published: 4/23/2021

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IT CookBook, 핵심이 보이는 제어공학(개정판) – FlipHTML5

01 제어시스템 Control Systems 제어시스템의 역사 _1.1 제어시스템의 구성 _1.2 제어시스템의 종류 _1.3 핵심요약 연습문제학습목표∙ 제어공학의 …

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Date Published: 2/16/2021

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제어공학 08강 39~43p 3장 문제풀이
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주제에 대한 기사 평가 핵심 이 보이는 제어 공학 솔루션

  • Author: 이재현[시나브로]
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  • Date Published: 2021. 5. 6.
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[솔루션] 핵심이 보이는 제어공학 (저자 김성중)자료보러가기 클릭 → http://sales.happyreport.co.kr/fineview/20140412162029 분량 : 4 페이지 /hwp 파일설명 : [솔루션] 핵심이 보이는 자동제어 솔루션(저자 김성중) 입니다.총 1장 솔루션으로 구성되어 있습니다.공부 할 때 정말 도움이 많이 됬던 자료 입니다. 예습할때나, 복습할때나 그리고 시험기간에 특히 꼭 필요한 자료입니다..^^제 1장 – 제어시스템제 2장- 제어공학의 기본수학제 3장- 전달함수와 상태방정식제 4장- 제어시스템의 모델링제 5장- 시간응답제 6장- 안정도와 정상상태오차[솔루션] 핵심이 보이는 자동제어 솔루션(저자 김성중) 입니다.총 1장 솔루션으로 구성되어 있습니다.공부 할 때 정말 도움이 많이 됬던 자료 입니다. 예습할때나, 복습할때나 그리고 시험기간에 특히 꼭 필요한 자료입니다..^^제 1장 – 제어시스템제 2장- 제어공학의 기본수학제 3장- 전달함수와 상태방정식제 4장- 제어시스템의 모델링제 5장- 시간응답제 6장- 안정도와 정상상태오차자료보러가기 클릭 → http://sales.happyreport.co.kr/fineview/20140412162029

핵심이 보이는 제어공학(개정판)

전북대학교 , 전남대학교 , University of Missouri-Rolla에서 제어공학을 전공하고, 전북대학교에서 37년간 교수로 재직하다가 현재는 전북대학교 전자공학부의 명예교수로 있다. 주요 활동으로는 과학기술부지정 메카트로닉스연구센터(RRC) 소장, 전라북도 과학기술 자문단장, IEEE Korea 호남지부장, ICCAS2002 Local Co-Chairman, 제어자동화시스템공학회 부회장을 역임하였으며…

전북대학교 , 전남대학교 , University of Missouri-Rolla에서 제어공학을 전공하고, 전북대학교에서 37년간 교수로 재직하다가 현재는 전북대학교 전자공학부의 명예교수로 있다. 주요 활동으로는 과학기술부지정 메카트로닉스연구센터(RRC) 소장, 전라북도 과학기술 자문단장, IEEE Korea 호남지부장, ICCAS2002 Local Co-Chairman, 제어자동화시스템공학회 부회장을 역임하였으며, 학술 활동으로는 제어공학과 관련하여 100여 편의 논문을 게재 및 발표하였다. 저서로는 『처음 만나는 자동제어공학』(한빛아카데미, 2016)이 있다.

IT CookBook, 핵심이 보이는 제어공학(개정판) – 플립 북 페이지 1-24

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01 제어시스템 Control Systems 제어시스템의 역사 _1.1 제어시스템의 구성 _1.2 제어시스템의 종류 _1.3 핵심요약 연습문제학습목표∙ 제어공학의 역사적 발전 과정을 이해할 수 있다.∙ 자동제어의 개념을 파악할 수 있다.∙ 제어시스템에 대한 전반적인 개념을 파악할 수 있다.∙ 제어시스템을 개루프 제어시스템과 폐루프 제어시스템으로 분류할 수 있다.∙ 폐루프 제어시스템의 기본 블록선도를 그릴 수 있다.∙ 선형 ․ 비선형 제어시스템과 시변․ 시불변 제어시스템을 구분할 수 있다.∙ 제어시스템을 서보기구, 프로세스제어, 자동조정으로 분류할 수 있다. 인류 문명이 발달하면서 인간은 더욱 편리하고 효율적으로 일을 처리하는 방법을 찾아 발전해 왔다. 이 과정에서 인간은 스스로 일을 처리하는 대신, 시스템이 스스로 작동하여 요구한 일을처리하는 자동제어시스템을 개발하였다. 최근 자동제어시스템은 우주과학, 인공지능 등 다양한 분야의학문에 널리 사용되고 있다. 이 장에서는 자동제어의 개념을 파악하고, 제어시스템의 역사적 발전 과정을 살펴본다. 또한 제어시스템의 기본 구성과 제어시스템의 종류를 살펴봄으로써 제어시스템에 대해전반적으로 살펴보자. 1.1 제어시스템의 역사옛날에는 일하는 데 필요한 에너지를 인간이나 동물의 힘을 이용할 수밖에 없었다. 거대한 피라미드도 바퀴와 지렛대 같은 아주 간단한 기구를 이용하여 인간의 힘으로 건설하였다. 그러다 바람을 이용하여 풍차를 돌리고, 시냇물을 이용하여 물레방아를 돌리는 등 자연의 힘을 이용하였다. 그러나 자연의 힘은 인간이 마음대로 조절할 수 없어서 바람이 약할 때는 배가 앞으로 나갈 수가 없고, 바람이너무 강할 때는 배가 침몰하는 등 여러 가지 불편을 겪어야 했다. 그리하여 인간은 증기기관steamengine을 발명하게 되었다. 증기기관은 인간이 필요에 따라 마음대로 조절할 수 있는 최초의 힘으로,인류역사의 발전에 획기적인 공헌을 하였다.인류는 이처럼 항상 더 강력하고 편리한 에너지를 얻기 위해 여러 가지 방법을 생각해냈다. 특히많은 엔지니어는 이러한 힘을 만들고, 이 힘을 이용하는 기계와 장치를 발명하기 위해 끊임없이 노력했다. 초기의 기계나 장치는 수동으로 조절했는데, 수동 장치는 원하는 결과를 얻거나 목표를 이루려면 재조정을 자주 해야 했다. 따라서 좀 더 유용하고 능률적인 기계를 만들기 위해서는 조절장치,즉 제어장치가 중요하게 되었다. 여기에서 제어control란 어떤 시스템이 목표한 동작을 제대로 수행하도록 시스템을 조절하는 것이다. 이때 제어에 인간이 직접 관여하지 않고, 시스템이 자동으로 목표한동작을 하는 것을 자동제어automatic control라고 한다.자동제어는 인간 능력 이상의 정밀한 작업이나 인간의 힘으로 할 수 없는 작업 등을 기계가 할 수있게 하였다. 또한 산업혁명에서 좀 더 우수한 제품을 많이 공급하는 데 큰 역할을 했다. 따라서자동제어에 관한 연구는 날로 발전했고, 제어공학의 이론이 더욱 중요해졌다. 오늘날에는 원자력 발전, 우주여행, 로봇산업, 전쟁 무기, 공장 자동화, 건물 자동화, 교통시스템, 자율주행 등 많은 과학문명의 발전과 개발에 있어서 제어공학이 매우 중요하게 작용한다. Chapter 01 ▶ 제어시스템 013 이제 제어시스템의 역사를 살펴보자. 기원전 300년부터 [그림 1-1(a)]와 같이 물시계에서 물의 높이를 일정하게 유지하거나 기름등잔에서 기름의 높이를 일정하게 유지하기 위해 부표float를 사용한기록을 볼 수 있다. 또한 1769년 영국에서 개발된 와트James Watt의 [그림 1-1(b)]와 같은 플라이볼속도조정기flyball governor는 현대 제어시스템의 효시로 볼 수 있다. (a) 물시계 (b) 플라이볼 속도조정기[그림 1-1] 제어시스템의 효시1868년 맥스웰J. C. Maxwell이 증기엔진 속도조정기의 수학적 모델을 만들기 전까지 제어시스템은 학문적인 이론 없이 직관적인 발견으로 발전하였다. 그 후, 1927년에 보드H. W. Bode가 귀환증폭기를 개발했고, 1932년에 나이퀴스트H. Nyquist가 시스템의 안정성을 해석하는 방법을 개발하였다. 이들은 귀환증폭기의 동작을 해석하거나 안정성을 판단하는 데 주파수영역 해석법을 주로 사용하였다.제2차 세계대전 동안에 제어공학의 이론과 응용은 군사적인 요구로 대단히 활발하게 연구되었다.그 후, 1948년에 에반스W. R. Evans가 근궤적 기법을 소개하면서 1940년대와 1950년대 초까지는 전달함수를 이용한 주파수영역 해석법과 근궤적 기법을 사용하여 제어시스템을 해석하고 설계하였다.이렇게 전달함수를 이용하는 방법을 고전적 제어이론classical control theory이라고 한다. 고전적 제어이론은 선형시불변시스템linear time invariant system에서 입력이 하나이고 출력이 하나인 경우를 해석하고 설계하는 데에는 어려움이 없었다. 그러나 비선형이거나 시변시스템의 경우, 또는 입출력이 여러 개인경우나 최적제어optimal control를 설계하는 경우에는 고전적 제어이론을 적용하기가 어려웠다.그리하여 1950년대에 미국의 벨만R. Bellman과 칼만R. E. Kalman, 소련의 폰트리야긴L. S. Pontryagin은 전달함수 대신 상태방정식(일종의 1차 연립미분방정식)을 사용하는 시간영역 해석법을 소개하였다. 이시간영역 해석법은 1960년대 인공위성을 비롯한 우주과학의 발달로 최적제어가 중요해지면서 더욱활발하게 연구되었다. 1980년대에 디지털 컴퓨터가 산업현장의 제어장치로 중추적인 역할을 하게되면서 시간영역 해석법이 현대 제어이론modern control theory으로 인정받게 되었다.014 핵심이 보이는 제어공학 최근에는 계산 속도가 빠른 디지털컴퓨터가 값싸게 널리 보급되면서 제어공학의 이론도 크게 바뀌었다. 1943년 매컬록W. McCulloch과 피츠W. Pitts가 소개한 인공지능을 기반으로 발전한 지능제어intelligentcontrol 와 지능제어 중에서 1982년 하필드J. J. Hopfield와 1986년 루멜하트D. E. Rumelhart, 맥클랜드McCelland등이 획기적으로 발전시킨 신경망제어neural control가 있다. 또한 1965년 자데L. A. Zadeh가 제안한 수학적 이론에 근거하여 만다니E. H. Mandani가 확립한 퍼지제어fuzzy control가 다시 활발히 연구되고 있으며,1975년 홀랜드J. Holland가 개발한 유전자 알고리즘genetic algorithm 등이 앞으로 제어공학 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 주파수영역 해석법과 시간영역 해석법의 차이는 무엇인가? 전달함수를 이용하여 자동제어시스템을 해석하고 설계하는 것을 주파수영역 해석법이라고 하고, 상태방정식을 이용하여 자동제어시스템을 해석하고 설계하는 것을 시간영역 해석법이라고 한다. ☐✔ 현대 제어이론 ∙ 지능제어 : 지능제어는 인간의 지능을 모방한 제어 방식을 말한다. 인간의 지능은 크게 학습 능력learning 과capability 의사결정 능력decision-making capability으로 나눌 수 있는데, 어떠한 도구tool를 사용하는가, 어떠한 알고리즘을 적용하는가에 따라 그 범위가 매우 넓다. ∙ 신경망제어 : 학습 능력을 구현할 수 있는 도구로, 신경회로망 구조를 이용하는 제어다. 수식으로 표현 하기 어려운 복잡한 시스템을 제어할 때 유용하다. 패턴인식, 시스템 모델링, 공장 자동화, 주식 전망, 일기예보 등 비선형 통계 처리 등에 많이 사용된다. 최근 하드웨어 기술의 발달로 실시간 처리가 가능해 지면서 신경망제어는 제2의 전성기를 누리고 있다. ∙ 퍼지제어 : 인간의 의사결정 능력을 모방할 수 있는 도구로, 퍼지이론을 이용하여 제어기에 숙련자의 지식과 의사결정 능력을 부여한다. 따라서 제어기가 숙련자의 행위를 흉내 내도록 하는 제어다. 퍼지제 어는 제어대상에 대한 수학적 모델링이 필요하지 않으므로 시스템제어, 정수장제어, 로봇제어 등 공학 분야뿐만 아니라 의학(진단), 사회과학(판결, 의사결정) 분야 등에서도 널리 이용되고 있다. ∙ 유전자 알고리즘 : 생물의 진화 과정을 모방하여 주어진 문제에 대한 최적의 해를 찾아내는 탐색 방법이 다. 과거 이론에서는 해결할 수 없었던 문제에 자연의 적자생존의 법칙을 도입하여 해답을 신속하게 찾아낼 수 있다. 목적 함수의 미분 과정이나 특별한 수학적 연산이 필요 없는 장점이 있다. Chapter 01 ▶ 제어시스템 015 1.2 제어시스템의 구성1.1절에서는 제어가 무엇이고, 제어시스템이 어떻게 발전하였는지를 살펴보았다. 이 절에서는 제어시스템에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보고자 한다. 제어시스템의 구성 요소와 그들의 입출력 관계,그리고 제어시스템의 종류에 대해 살펴보자.1.2.1 제어시스템의 기본 구성제어시스템은 [그림 1-2]와 같이 입력과 출력으로 구성된다. 이때 [그림 1-2]처럼 각 요소를 블록으로 나타내어 입출력 사이의 관계를 나타내는 선도를 블록선도block diagram라고 한다. 제어시스템은목표값을 입력으로 가하면 실제 출력값이 목표값과 같아지도록 조절한다. 여기에서 목표값을 입력으로 가한다는 것은 목표값을 시스템에 전달한다는 뜻이다. 예를 들어, 엘리베이터에 타서 15층 버튼을 누를 때 이 버튼을 누르는 행동이 엘리베이터의 제어시스템에 입력을 가하는 것이다.[그림 1-2] 제어시스템의 기본 구성제어시스템에는 [그림 1-3]과 같이 제어대상controlled system이 필요하다. 이 제어대상에 가하는 입력을조작량manipulated variable이라고 하고, 출력을 제어량controlled variable이라고 한다. 예를 들어, 어떤 방 안의 온도를 전열기로 제어하는 경우를 생각해보자. 이때 제어대상은 제어를 받는 방이다. 조작량은전열기에서 나오는 열이고, 제어량은 방 안의 온도가 된다. 여기에서 더 생각할 수 있는 요소는 방밖의 공기 온도다. 방 안의 온도는 외부의 공기 온도에 영향을 받게 되는데, 이때 바라지 않는 외부의온도 변화를 외란disturbance이라고 한다. 외란은 우리가 인위적으로 제어할 수 없다.[그림 1-3] 제어요소와 제어대상016 핵심이 보이는 제어공학 [그림 1-3]과 같이 제어대상에 조작량을 제공하는 요소를 제어요소control element라고 하고, 제어요소에 가하는 입력 신호를 동작신호actuating signal라고 한다. 일반적으로 동작신호는 제어대상의 출력값과목표값의 차이를 나타내는 경우가 많아 제어편차controlled deviation라고도 한다. 동작신호가 제어요소에가해지면 제어요소에서 조작량을 만들어서 제어대상을 제어한다.제어요소는 [그림 1-4]와 같이 보통 조절부controlling means와 조작부final control element로 구성된다. 조작부는 액추에이터actuator라고도 하는데, 전압증폭기나 전력증폭기1 혹은 제어 밸브와 같이 조절부에서나온 신호를 증폭하여 제어대상을 제어한다. 또는 조절부에서 나온 신호로 제어대상을 직접 작동한다.조절부는 제어기controller라고도 하는데, 동작신호를 받아 적당한 제어입력control input을 만들어낸다.[그림 1-4] 조절부와 조작부일반적으로 동작신호는 크기가 너무 작아서 조절부에서 증폭하여 조작부에 가해진다. 동작신호가전압이면 전압증폭기를 통해 큰 전압으로 증폭된다. 만일 큰 전압으로 증폭되었으나 증폭기의 출력저항이 커서 조작부에 큰 전류를 공급할 수 없다면 추가로 전력을 증폭해야 한다. 제어요소에 조작부는 없고 조절부만 있는 경우도 있는데, 이때는 제어입력이 조작량이 된다.지금까지는 제어대상을 중심으로 제어시스템의 구성 요소에 대해 간단히 살펴보았다. 이제 제어시스템의 실제 출력된 값이 원하는 값과 같은지, 또는 얼마나 틀린지를 비교하는 장치를 중심으로 제어시스템을 살펴보자. 이런 관점에서 제어시스템을 분류하면 개루프 제어시스템과 폐루프 제어시스템으로 나눌 수 있다.1.2.2 개루프 제어시스템개루프 제어시스템open-loop control system은 실제 출력값을 점검하여 목표값과 일치하는지 비교하는 과정이 없는 제어시스템이다. 이러한 개루프 제어시스템은 [그림 1-5]와 같이 구성되는데, 제어시스템에 목표값을 가하면, 그 목표값이 입력변환요소를 거쳐 곧바로 동작신호로 작용한다.1 전력증폭기power amplifier는 연산증폭기의 버퍼buffer와 같이 전압의 크기는 그대로 두고, 출력 저항만 으로 만드는 증폭기이다. Chapter 01 ▶ 제어시스템 017 우리는 주변에서 자동세탁기나 자동판매기와 같은 다양한 자동기계를 볼 수 있다. 그러나 이러한기계들은 엄밀한 의미에서 자동제어장치automatic control apparatus라고 할 수 없다. 왜냐하면 이러한 자동기계는 [그림 1-5]에서 보는 바와 같이 어떤 정해진 작업을 사람 대신에 시행할 뿐, 그 결과를 점검하는 장치가 없기 때문이다.[그림 1-5] 개루프 제어시스템의 구성개루프 제어시스템의 예를 몇 가지 살펴보자. 대표적인 개루프 제어시스템의 예로는 교통신호 제어시스템이 있다. 초 동안 빨간 등이 켜지며, 그다음 초 동안에는 초록 등이 켜지고, 그 후 초동안 노란 등이 켜지는 순서를 원하는 값(목표값)으로 입력변환요소에 입력한다. 그러면 입력변환요소에서는 입력에 맞는 동작신호를 마이크로프로세서(조절부)에 보내어 메모리에 작업 순서를 데이터로 저장한다. 마이크로프로세서에서 시간에 맞추어 순서적으로    의 전압(제어입력)을 전압증폭기 및 전력증폭기(조작부)에 보내면, 전압증폭기 및 전력증폭기는    를 증폭하여 각 전등회로(제어대상)에    의 전압(조작량)을 인가하여, 교통 신호등이 빨간색, 초록색, 노란색을 순서대로출력하게 한다. 따라서 이러한 제어를 순서제어sequential control라고도 한다.또 다른 예로 자동세탁기를 생각해보자. 자동세탁기는 사람 대신에 의류를 세탁하는 자동기계로, 작동시간을 사용자가 정하면 그 주어진 시간 동안 세탁통이 회전하여 의류를 세척하고 탈수를 한다.정한 시간이 되면 자동세탁기는 세탁물의 세척 상태와는 전혀 관계없이 그 동작을 멈춘다. 만약 자동세탁기가 진정한 자동제어장치가 되려면 세탁물의 세척 상태를 점검하여 목표한 청결 상태가 될 때까지 작동하고, 목표한 바가 달성되었을 때 멈춰야 한다. 또한 커피 자동판매기는 사용자가 돈을넣고 버튼을 누르면 미리 정해진 순서에 따라 컵이 내려오고 커피가 나온다. 커피 자동판매기는 컵이내려오지 않거나 커피의 양과 관계없이 미리 정해 놓은 순서에 따라서 작동한다. 따라서 이 커피자동판매기는 자동제어장치라고 말할 수 없다. 만일 이 커피 자동판매기에 컵이 내려왔는지, 커피가정해진 양만큼 채워졌는지를 판별하는 장치가 추가된다면, 그때 이 커피 자동판매기를 자동제어장치라고 할 수 있다.앞에서 살펴본 전열기를 사용하여 방 안의 온도를 제어하는 경우를 다시 생각해보자. 방 안의 온도를℃ 로 유지하기 위해   의 전열기를 분 동안은 ON, 분 동안은 OFF되도록 조절했다면,이 전열기는 밖의 온도와 관계없이 항상 정해진 시간에 맞춰 ON – OFF 동작을 반복할 것이다. 이때밖의 온도가 일정하면 방 안의 온도를  ℃ 로 유지하기가 수월하지만, 밖의 온도가 매우 높아지거나낮아지면 방 안의 온도를  ℃ 로 유지하기 어려울 것이다. 이 난방 제어시스템이 진정한 자동제어장치가 되려면, 방 안의 온도를 항상 점검(측정)하여  ℃ 보다 높으면 전열기를 OFF시키고  ℃보다 낮으면 전열기를 ON시키는, 즉 실제 출력된 값을 원하는 값과 비교하는 장치가 있어야 한다.018 핵심이 보이는 제어공학 개루프 제어시스템은 일반적으로 주어진 주변 조건에 변화가 없을 때, 즉 외란이 없으면 목표값을얻을 수 있지만, 외란이 있으면 목표값을 얻을 수 없는 단점이 있다. 그러나 제어장치가 간단하고고장이 적으며, 가격이 저렴하고 시스템이 안정하다는 장점이 있다.1.2.3 폐루프 제어시스템개루프 제어시스템은 정확성이 부족하고 외란에 의해 발생하는 오차를 수정하는 기능이 없어서 고도의 정확성을 요구하는 제어시스템에서는 거의 사용하지 않는다. 좀 더 정확하고 신뢰성 있는 제어를하기 위해서는 제어시스템의 출력값이 목표값과 일치하는지를 항상 비교하고, 일치하지 않을 때에는그 오차에 비례하는 동작신호를 제어시스템에 다시 보내 오차를 수정해야 한다. 이러한 귀환경로feedback path가 있는 제어시스템을 폐루프 제어시스템closed-loop control system 또는 귀환제어시스템feedback control system이라고 한다. 일반적으로 자동제어시스템automatic control system이라고 하면 폐루프 제어시스템을 말한다.폐루프 제어시스템의 구성 요소를 블록선도로 나타내면 [그림 1-6]과 같다. 이 폐루프 제어시스템을이용하여 제어시스템에서 사용하는 용어를 정리해보자.[그림 1-6] 폐루프 제어시스템의 구성 ∙ 목표값desired value : 제어시스템에 사용자가 목표로 설정하는 값이다. 목표값이 시간에 따라 변 하지 않고 항상 일정하면 설정값set point이라고도 한다. ∙ 기준입력요소reference input element : 목표값에 비례하는 기준입력신호를 발생하는 장치로, 설정부 라고도 한다. ∙ 기준입력reference input : 실제로 제어시스템을 동작시키는 기준 신호로, 목표값에 비례하는 전압 이나 길이, 높이 등이다. ∙ 비교부summing junction : 기준입력과 주귀환량을 비교하여 오차를 알아내는 장치다. ∙ 주귀환량primary feedback signal : 제어량을 귀환요소에서 변화시켜 얻는 신호로, 기준입력과 같은 종류의 물리량이어야 한다. ∙ 동작신호actuating signal : 기준입력과 주귀환량의 차로, 제어동작을 일으키는 가장 기본적인 신호다. ∙ 제어요소control element : 동작신호에 따라 제어대상을 제어하는 조작량을 만들어내는 장치로, 조 절부와 조작부로 나눈다. 제어요소의 설계가 제어공학에서 가장 중요한 부분이다. Chapter 01 ▶ 제어시스템 019 ∙ 조작량manipulated variable : 제어대상의 제어량을 적당히 제어하기 위해 제어요소에서 만들어내는 회전력, 열, 수증기, 빛과 같은 물리량이다. ∙ 제어대상controlled system : 전체 제어시스템에서 직접 제어를 받는 대상이다. ∙ 외란disturbance : 제어량을 변화시키는 외부의 바람직하지 않은 신호다. ∙ 제어량controlled variable : 제어대상의 출력으로, 전체 제어시스템이 추구하는 목적은 제어량이 목 표값과 같아지도록 하는 것이다. ∙ 귀환요소feedback element : 제어량이 목표값과 일치하는지를 알기 위해 제어량을 귀환시키는 장치 다. 귀환요소로는 센서sensor 또는 측정장치measurement가 많이 쓰이며, 센서의 출력전압이 작을 때는 전압증폭기가 필요하기도 한다.자동 온도제어시스템앞에서 폐루프 제어시스템의 기본 구성 요소에 대해 설명하였다. 이때 제어대상을 뺀 나머지 요소들을 통틀어 제어장치control device라고 한다. 방 안의 온도를 조절하는 자동 온도제어시스템을 통해 폐루프 제어시스템의 요소들을 좀 더 살펴보자.[그림 1-7] 자동 온도제어시스템전열기로 방 안의 온도를 자동조절하는 폐루프 제어시스템은 [그림 1-7]과 같다. 이 제어시스템의제어대상은 방이고, 제어량은 방 안의 온도이며, 제어시스템의 목표값은  ℃ 이다. 이 목표값을기준입력요소인 전위차계potentiometer를 통해 기준입력을     의 전압으로 바꾼다. 또한 현재 방 안의온도, 즉 제어량  ℃ 를 귀환요소에 해당하는 열전대thermocouple로 측정하여 비교부에서 기준입력과비교한다. 이때 얻는 기준입력과 제어량의 차인 제어편차, 즉 동작신호     를 전압증폭기로 증폭하여    로 만든다. 이 값을 다시 전력증폭시켜 전열기에 인가하면 전열기는 인가된 전압의 제곱에 비례하는 열을 발생시켜 방 안의 온도를 높인다. 이 동작은 방 안의 온도가 목표값  ℃ 에 도달할때까지 반복한다. 만약 제어량, 즉 방 안의 온도가 목표값에 도달하면 제어편차가 이 되므로 전열기는 더 이상 열을 발생하지 않는다. 여기에서 전압증폭기와 전력증폭기는 제어요소의 조절부에 해당되고 전열기는 제어요소의 조작부에 해당된다. 또한 전열기에서 발생하는 열은 조작량이 된다. 전압증폭기는 큰 전압 증폭도를 갖기 위해 대단히 큰 출력 저항을 사용한다. 따라서 출력 전압이 높아도내부저항이 대단히 크므로 부하load에 연결했을 때 전류가 거의 흐르지 않는다. 따라서 전력증폭기,020 핵심이 보이는 제어공학 즉 입력 저항은 무한대이고 출력 저항은 이며 증폭도가 인 버퍼buffer를 사용하여 전력을 증폭시킨후에 부하에 인가해야 한다. 다시 말해, 증폭된 출력 전압을 내부저항이 인 전원으로 만든 다음에부하에 인가해야 한다.2일반적으로 제어대상이 제어장치에서 멀리 떨어져 있는 경우에는 조절부와 조작부 사이에 신호전송시스템transmission system이 필요하다. 또한 제어량을 센서로 측정하여 주귀환량을 비교부로 전송하는귀환신호전송시스템feedback transmission system이 필요하다. 이때 전송된 주귀환량은 기록계recorder로 기록해 두는 경우가 많다. 제어대상이 멀리 떨어져 있는 폐루프 제어시스템을 블록선도로 나타내면[그림 1-8]과 같다.[그림 1-8] 제어대상이 멀리 떨어져 있는 폐루프 제어시스템폐루프 제어시스템의 장점과 단점개루프 제어시스템과 비교하여 폐루프 제어시스템의 장단점을 간단히 나열하면 다음과 같다.■ 장점 ∙ 제어시스템의 내부 파라미터 변화에 대한 제어시스템의 감도sensitivity3를 줄일 수 있다. ∙ 제어시스템의 과도응답transient response을 조절할 수 있다. ∙ 외란의 영향을 줄일 수 있다. ∙ 정상상태오차steady-state error를 줄일 수 있다.■ 단점 ∙ 제어시스템의 구성이 복잡하고 비싸진다. ∙ 입력에 대한 출력의 이득gain이 감소한다. ∙ 제어시스템이 불안정해질 수 있다.2 버퍼 이외의 트랜지스터의 이미터 폴로어emitter-follower 회로를 이용한 전력증폭 방법에 대해서는 전자회로를 참고하기 바란다.3 의 변화에 대한 의 감도는    의 변화 로 구한다.  의 변화 Chapter 01 ▶ 제어시스템 021 폐루프 제어시스템의 감도폐루프 제어시스템의 감도에 대해 살펴보자. 보통 불안정하다는 것은 작은 입력을 가해도 시간이지나면 출력이 점점 커져 결국 출력이 무한대가 되는 것을 말한다. 일반적으로 출력을 입력 측에귀환시키면 시스템이 불안정하게 되고 이득이 감소하는 결점이 있다. 그럼에도 고급 정밀 제어시스템에서 귀환을 사용하는 이유는 무엇일까? 이를 이해하기 위해 다음의 간단한 계측시스템을 생각해보자.[그림 1-9]와 같이 증폭도가 인 시스템에     의 입력을 가하면 출력이 정확하게     가나온다. 입력이 정확하게 출력으로 나타나므로 언뜻 보기에는 바람직한 계측시스템인 것 같지만,주변 온도 변화에 증폭도가   가 증가하면 출력이     가 아닌     가 되어 이러한 계측기는 전혀 쓸모가 없다. 이제 출력을 입력 측에 귀환시키는 다음 귀환시스템을 생각해보자. [그림1-10]과 같이 ( ) 피드백을 걸면 전체 증폭도는  로 감소하므로 출력은     가 된다. [그림 1-9] 증폭도가 인 증폭기 [그림 1-10] 증폭도가 인 증폭기의 귀환시스템이 귀환시스템에 [그림 1-11]과 같이 증폭기의 증폭도를 으로 증가시키면 전체 증폭도4는  ≒ 가 되므로, 출력은     가 된다.  [그림 1-11] 증폭도가 인 증폭기의 귀환시스템이때 오차가   만큼 발생하므로 만족스럽지 못한 것 같지만, 만일 주변 온도가 상승하여 증폭기의 증폭도가   증가하여 이 되더라도 전체 증폭도는  ≒  이 되므로, 출력   은     가 된다. 따라서 증폭도가   증가해도 출력이 거의 변화하지 않는 것을 알 수있다. 특히 증폭도가 ~ 인 연산증폭기를 사용하면 주변 온도 변화에 영향을 받지않으면서 전체 증폭도가 인 계측기를 만들 수 있다.지금까지 귀환요소의 유무에 따른 폐루프 제어시스템과 개루프 제어시스템의 분류와 제어대상을 중심으로 하는 신호의 흐름, 입력과 출력을 비교하기 위한 신호 변환 등을 공부하였다. 물의 온도 조절을친구가 대신해주는 샤워shower를 한번 시도해보기를 권하면서, 이제 제어시스템의 종류를 살펴보자.4 전체 증폭도는 증폭도  에 대해  로 구한다.   022 핵심이 보이는 제어공학 1.3 제어시스템의 종류제어시스템은 그 시스템의 성격이나 용도, 구성 요소, 동작신호 등으로 분류할 수 있다. 이 절에서는선형성, 매개변수, 제어량, 목표값, 신호의 연속성에 대해 살펴보자.1.3.1 선형제어시스템ㆍ비선형제어시스템선형시스템linear system은 간단히 말해서 비례성proportionality과 중첩의 원리principle of superposition가 성립하는 시스템이다. (a) 비례성 (b) 중첩의 원리 (c) 선형성[그림 1-12] 선형시스템[그림 1-12(a)]와 같이 라는 입력을 가했을 때 라는 출력이 나오는 시스템에, 의 배인 를입력으로 가했을 때 출력도 의  배인 가 나오면 이 시스템은 비례성이 성립한다. 그리고 [그림1-12(b)]와 같이 입력이 일 때는 출력 이고, 입력이 일 때는 출력이 인 시스템에,   의입력을 가했을 때   의 출력이 나오면 이 시스템은 중첩의 원리가 성립한다. 이제 [그림 1-12(c)]와 같이 입력이 일 때는 출력이 이고, 입력이 일 때는 출력이 인 시스템에,   의 입력을가했을 때   의 출력이 나오는, 즉 비례성과 중첩의 원리가 동시에 성립하는 제어시스템을 선형제어시스템linear control system이라고 한다. 반면에 비례성이나 중첩의 원리가 성립하지 않는 제어시스템을 비선형제어시스템nonlinear control system이라고 한다. 실제로 중첩의 원리가 성립하는 시스템은비례성이 성립하므로 선형제어시스템은 ‘중첩의 원리가 성립하는 제어시스템’으로 정의할 수도 있다.비례성을 강조하는 이유는 선형제어시스템은 입력을 2배, 3배, 4배로 점점 크게 해도 출력이 포화현상을 일으키지 않고 정확하게 비례하여 나타나는 것을 강조하기 위함이다. Chapter 01 ▶ 제어시스템 023 (a) 선형 (b) 비선형 (c) 비선형[그림 1-13] 선형과 비선형 그래프비례성을 그래프로 나타내면 [그림 1-13(a)]와 같이 입력이 2배, 3배가 되면 출력도 2배, 3배가된다. 그러나 [그림 1-13(b)]와 [그림 1-13(c)]와 같이 입력이 2배, 3배가 되어도 출력이 2배,3배가 되지 않으면 비례성이 성립하지 않는다.선형시스템에서 입력 와 출력  는 다음과 같이 간단한 수식으로 표시된다.       (1.1)식 (1.1)에서  가 의 함수이면, 즉 의 값에 따라  값의 크기가 달라지면 이 시스템은비선형이고,  가 의 함수가 아니면 선형이라고 할 수 있다.선형화엄밀하게 말하면 실제 물리계에서 선형시스템은 거의 존재하지 않는다. 그러나 비선형시스템은 수학적으로 다루기 어렵고, 모델링한 미분방정식의 해를 구하는 일반화된 방법이 없으므로 비선형시스템을 선형으로 근사화한다. 이를 비선형시스템의 선형화linearization라고 한다. (a)   로 선형화 (b)   로 선형화[그림 1-14] 비선형시스템의 선형화024 핵심이 보이는 제어공학 비선형시스템의 선형화는 [그림 1-14(a)]와 같이 전체 비선형시스템을 선형시스템으로 근사화시켜취급하거나 [그림 1-14(b)]와 같이 어떤 동작점operating point을 중심으로 그 주변에서의 작은 변화량에대해서만 선형으로 근사화시켜 취급한다. [그림 1-14(b)]의 동작점 근처에서는 다음 식이 성립한다.    ≒    (1.2)   ≒       (1.3)1.3.2 시변제어시스템ㆍ시불변제어시스템시스템의 파라미터parameter가 시간에 따라 수시로 변하는 제어시스템을 시변제어시스템time-varyingcontrol system이라고 한다. 또한 시간에 따라 변하지 않고 항상 일정한 제어시스템을 시불변제어시스템time-invariant control system이라고 한다. 대부분의 시스템은 시불변시스템으로 생각할 수 있다. 그러나연료를 많이 싣고 가야하는 장거리 비행기, 또는 유도미사일, 인공위성 추진체와 같이 공중으로 발사된 후 시간이 지나면 그 질량이 점점 감소하는 경우나, 전동기와 같이 가동 후에 온도가 상승하여권선저항이 변하는 경우 등은 시변시스템이라고 할 수 있다. 시변시스템을 간단하게 수식으로 표현하면 다음과 같다.        (1.4)이때 매개변수  값이 시간에 따라 변하면, 즉 시간함수면 시변시스템이라 하고, 시간에 따라 변하지 않으면 시불변시스템이라고 한다.앞에서 살펴본 선형, 비선형과 연관지어 비선형 시변시스템의 입출력 관계를 식으로 표현하면         (1.5)또는 간단히          (1.6)로 나타낼 수 있다.  값이 시간에 따라 변하고 입력 값에 따라서는 변하지 않으면, 이 시스템을선형시변시스템linear time-varying system, 그리고  값이 시간에 따라 변할 뿐만 아니라 입력 값에 따라서도 변하면, 즉 와 의 함수면 이 시스템은 비선형시변시스템nonlinear time-varying system이라고 한다.또한  값이  만의 함수면 비선형시불변시스템nonlinear time-invariant system,  값이 시간함수도 아니고입력 의 함수도 아니면 선형시불변시스템linear time-invariant system이라고 한다. Chapter 01 ▶ 제어시스템 025 선형시변시스템의 미분방정식은                      ⋯               (1.7)        으로 표시되며, 계수  ,  ,  등이 시간함수가 아니면 상계수선형미분방정식linear differential equationwith constant coefficients이라고 하고, 이를 제어시스템에서는 선형시불변시스템이라고 한다.[그림 1-15(a)]와 같은 저항회로에서 저항에 흐르는 전류는     (1.8) 이다. 일반적으로 저항 값은 시간에 따라 변하지 않으므로 시불변시스템이다. 만일 저항  값이 [그림1-15(b)]와 같이 시간에 따라 변한다면, 인가된 직류 전압이     일 때의 전류는 [그림 1-15(c)]의 ❶과 같다. 만일 직류 전압을 배로 증가시키면 전류도 비례하여 배 증가하므로 [그림 1-15(c)]의 ❷와 같이 될 것이다. 따라서 이 시스템이 선형시변시스템임을 알 수 있다. (a) 직류 저항회로 (b) 저항 값의 변화 (c) 전압 – 전류 관계[그림 1-15] 선형시변시스템1.3.3 연속값제어시스템ㆍ이산값제어시스템제어시스템에서는 신호를 연속신호continuous signal와 이산신호discrete signal로 구분한다. 연속신호는 일반적으로 사용하는 신호로, [그림 1-16(a)]처럼 시간상으로 연속인 신호다. 이산신호는 시간상으로불연속인 신호라기보다는 펄스열pulse train이나 디지털 부호digital code와 같이 어떤 특정한 시간에서만의미가 있고 다른 시간에서는 의미가 없는 신호를 말한다. 예를 들어, 이산신호는 [그림 1-16(b)]와같이 , , , , ⋯ 시간에서만 의미가 있고 다른 시간에서는 어떤 값을 갖든 의미가 없다. 이러한이산신호를 사용하는 제어시스템을 이산값제어시스템discrete-data control system이라고 한다. 이산값제어시스템은 다시 샘플값제어시스템sampled-data control system과 디지털제어시스템digital control system으로 분류한다.026 핵심이 보이는 제어공학 (a) 연속신호 (b) 이산신호[그림 1-16] 제어시스템에 쓰이는 신호샘플값제어시스템에서 제어대상의 제어량이나 조작량, 목표값 등은 연속신호다. 다만 동작신호를 얻을 때 제어편차를 주기적으로 샘플링sampling하여 동작신호를 취한다. 따라서 샘플값제어시스템은 연속신호와 이산신호를 동시에 사용하는 제어시스템이라고 할 수 있다. [그림 1-17]은 기본적인 샘플값제어시스템의 블록선도다.[그림 1-17] 샘플값제어시스템여기서 홀드회로hold circuit란 순간적으로 샘플링한 값(=전압)을 다음 샘플링 시간까지(한 샘플링 주기동안) 유지하는 회로를 말한다.디지털제어시스템은 제어요소로 컴퓨터를 사용하는 제어시스템이다. 아날로그제어시스템보다 다양한 제어 조건에 유연하게 대처할 수 있으며, 비용이 절감되고 잡음에 강하다. [그림 1-18]은 기본적인 디지털제어시스템의 블록선도를 나타낸다. 여기에서 A/D 변환기는 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸는 장치이고, D/A 변환기는 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸는 장치다.[그림 1-18] 디지털제어시스템 Chapter 01 ▶ 제어시스템 027 1.3.4 서보기구ㆍ프로세스제어ㆍ자동조정제어시스템은 제어량의 종류에 따라 서보기구, 프로세스제어, 자동조정으로 분류한다.서보기구servomechanism는 기계적 위치, 속도, 가속도, 방향, 자세 등을 제어량으로 하는 제어시스템으로, 대부분 수시로 변하는 목표값의 변화에 항상 추종하는 것을 목적으로 한다. 예를 들어, 선박이나비행기의 자동조타장치auto pilot, 로켓의 자세 제어, 공작기계의 제어, 공업용 로봇의 제어, 자동 평형기록계 등에서 사용한다. 때로는 직접 위치제어 또는 속도, 가속도제어라고도 한다.프로세스제어process control는 온도, 유량, 압력, 레벨level, 농도, 습도, 비중, pH 등을 제어량으로 하는제어시스템이다. 주로 일용품 등을 제조하는 가공공업과 화학공업, 석유공업, 식품공업에서 사용한다. 보통 프로세스제어는 목표값이 일정하게 정해져 있으므로 자주 변하지 않는다.자동조정automatic regulation은 속도, 회전력, 전압, 주파수, 역률 등 기계적 또는 전기적량을 제어량으로하는 제어시스템이다. 전력 계통의 역률 및 전압제어, 발전기의 주파수 제어, 원동기의 속도 제어등에서 사용한다. 자동조정은 일반적으로 목표값이 항상 일정하게 고정된다. 따라서 제어량이 목표값을 항상 유지하도록 제어하고, 만일 제어량이 목표값에서 벗어나면 신속히 목표값으로 되돌아오게하는 것이 주목적이다.1.3.5 정치제어ㆍ추종제어목표값이 시간적으로 변화하지 않고 일정한 제어를 정치제어constant value control라고 한다. 일반적으로자동조정이나 프로세스제어는 주로 정치제어다. 반면에, 서보기구와 같이 목표값이 시간에 따라 변하고, 제어량을 목표값에 맞춰 변하도록 하는 제어를 추종제어follow-up control 또는 추치제어라고 한다. 특히 목표값이 무질서하게 시간적으로 변하하는 경우만 추종제어라고 하고, 그렇지 않은 경우는일반적으로 추치제어라고 하기도 하나, 크게 구분하여 사용하지는 않는다. 또 제어량의 종류는 전혀상관하지 않고, 정치성과 추종성만을 강조하여 정치제어를 레귤레이터제어regulator control, 추치제어를서보제어라고도 한다. 서보모터란? 목표값이 수시로 변하는 추종제어에 적합하도록, 같은 질량을 갖는 아머추어armature(=회전 전기자)라도 관성모멘트inertia moment가 작도록 특별히 설계한 모터(전동기)를 말한다.028 핵심이 보이는 제어공학 01 핵심요약■ 제어 제어란 어떤 시스템이 목표한 동작을 제대로 수행하도록 시스템을 조절하는 것이다.■ 자동제어 자동제어란 인간이 직접 관여하지 않고, 시스템이 스스로 목표한 동작을 하도록 하는 것이다.■ 제어시스템 제어시스템은 출력값이 목표값과 일치하는지를 비교하는 장치의 유무에 따라 개루프 제어시스템과 폐루프 제어시스템으로 나눈다.■ 개루프 제어시스템의 기본 블록선도■ 폐루프 제어시스템의 기본 블록선도■ 폐루프 제어시스템의 장점 ∙ 제어시스템의 내부 파라미터 변화에 대한 제어시스템의 감도를 줄일 수 있다. ∙ 제어시스템의 과도응답을 조절할 수 있다. ∙ 외란의 영향을 줄일 수 있다. ∙ 정상상태오차를 줄일 수 있다.■ 폐루프 제어시스템의 단점 ∙ 제어시스템의 구성이 복잡하고 비싸진다. ∙ 입력에 대한 출력의 이득이 감소한다. ∙ 제어시스템이 불안정해질 수 있다. Chapter 01 ▶ 제어시스템 029 01■ 제어시스템 분류분류 방법 명칭 내용선형성매개변수 선형제어시스템 중첩의 원리 성립신호 비선형제어시스템 중첩의 원리 불성립제어량 시변시스템 매개변수가 시간함수 시불변시스템 매개변수가 상수목표값 연속값제어시스템 연속신호 이산값제어시스템 이산신호 서보기구 기계적량 프로세스제어 화학적량 자동조정 기계 · 전기적량 정치제어 목표값 일정 추종제어 목표값 변함030 핵심이 보이는 제어공학 01 연습문제1.1 폐루프 제어시스템에는 있으나 개루프 제어시스템에는 없는 것은?㉮ 제어요소 ㉯ 귀환요소 ㉰ 제어대상 ㉱ 입력변환요소1.2 제어시스템에서 제어요소에 속하는 것은?㉮ 조작부 ㉯ 설정부 ㉰ 제어대상 ㉱ 귀환요소1.3 폐루프 제어시스템에서 동작신호를 조작량으로 변화시키는 것은?㉮ 기준입력요소 ㉯ 귀환요소 ㉰ 제어요소 ㉱ 센서1.4 제어시스템에서 외란이 있는 경우에 권장할 수 없는 시스템은?㉮ 개루프 제어시스템 ㉯ 추종제어시스템㉰ 폐루프 제어시스템 ㉱ 자동조정1.5 다음 중에서 정치제어가 아닌 것은? ㉱ 서보기구 ㉮ 프로세스제어 ㉯ 레귤레이터제어 ㉰ 자동조정1.6 제어시스템에서 조절부와 조작부로 이루어진 요소는?㉮ 제어요소 ㉯ 액추에이터 ㉰ 기준입력요소 ㉱ 귀환요소1.7 보일러의 온도를  ℃ 로 유지하는 폐루프 제어시스템에서 보일러의 온도를 측정하는 열전대는 제어시스템의 어디에 해당되는가?㉮ 기준입력요소 ㉯ 귀환요소 ㉰ 제어요소 ㉱ 제어대상1.8 모터 제어시스템에서는 인가전압을 조정하여 모터의 회전속도를 제어한다. 이때 회전속도는 다음 중 어디에 해당되는가?㉮ 기준입력요소 ㉯ 귀환요소 ㉰ 제어량 ㉱ 제어대상1.9 3상 전력의 주파수를 일정하게 유지하는 제어는 다음 중 어디에 속하는가?㉮ 서보기구 ㉯ 프로세스제어 ㉰ 프로그램제어 ㉱ 자동조정 Chapter 01 ▶ 제어시스템 031 011.10 어떤 화학공장에서 액체의 pH를 일정하게 유지하기 위한 폐루프 제어시스템을 사용하고 있다. 실 제 액체의 pH는 다음 중 어디에 해당되는가?㉮ 기준입력 ㉯ 동작신호 ㉰ 측정값 ㉱ 제어량1.11 개루프 제어시스템과 비교하여 폐루프 제어시스템에 반드시 필요한 장치는?㉮ 입력과 출력의 비교장치 ㉯ 동작신호의 증폭장치㉰ 기준입력변환장치 ㉱ 출력표시 및 기록장치1.12 프로세스제어의 제어량은? ㉯ 힘, 에너지, 토크 ㉱ 전압, 전류, 주파수 ㉮ 압력, 액위, 온도, 농도 ㉰ 속도, 위치, 방향1.13 개루프 제어시스템과 비교하여 폐루프 제어시스템의 장점이 아닌 것은?㉮ 외란의 영향을 줄일 수 있다. ㉯ 정상상태오차를 줄일 수 있다.㉰ 시스템이 안정해진다. ㉱ 과도응답을 개선할 수 있다.1.14 다음 그림과 같은 폐루프 제어시스템에서 ❶, ❷, ❸번 요소를 차례로 알맞게 표시한 것은?㉮ 증폭요소, 출력요소, 측정요소 ㉯ 기준입력요소, 제어요소, 귀환요소㉰ 기준입력요소, 출력요소, 기록요소 ㉱ 전위차계, 증폭요소, 기록전송요소1.15 다음 그림에서 ❶, ❷번 신호의 이름을 알맞게 표시한 것은? ㉮ 조작량, 제어량 ㉯ 제어편차, 귀환량 ㉰ 기준입력, 출력 ㉱ 동작신호, 조작량032 핵심이 보이는 제어공학 1.16 제어량에 따라 자동제어시스템을 분류한 것이 아닌 것은?㉮ 서보기구 ㉯ 비선형제어시스템㉰ 자동조정 ㉱ 프로세스제어1.17 시변제어시스템은 시간에 따라 무엇이 변하는 시스템인가?㉮ 시스템의 목표값 ㉯ 시스템의 동작신호㉰ 시스템의 파라미터 ㉱ 시스템의 제어량1.18 목표값이 자주 바뀌는 추종제어에 사용하기 좋은 전동기는?㉮ 서보모터 ㉯ 3상유도전동기 ㉰ 직류직권모터 ㉱ 직류분권전동기1.19 선형시스템과 비선형시스템을 구분하는 요소는?㉮ 시변성 ㉯ 제어량 종류 ㉰ 비례성 ㉱ 안전성1.20 시스템의 매개변수가 입력의 함수이면 어떤 시스템인가?㉮ 시변시스템 ㉯ 선형시스템 ㉰ 선형시변시스템 ㉱ 비선형시스템1.21 중첩의 원리가 성립하지 않는 시스템은? ㉯ 시불변제어시스템 ㉱ 정치제어시스템 ㉮ 시변제어시스템 ㉰ 비선형시스템1.22 다음 보기 중 선형시스템을 모두 고르면? ❸ ❹ ❶❷㉮❶ ㉯ ❷, ❹ ㉰❸ ㉱❹ Chapter 01 ▶ 제어시스템 033 01 1.23 비선형시스템의 예를 3개만 제시하라. 1.24 선형화에 대해 설명하라. 1.25 샤워를 할 때 온수 밸브와 냉수 밸브를 누군가 다른 사람이 조절한다면 어떤 문제가 생기는지 설명 하라. 1.26 시변시스템의 예를 3개만 제시하라. 1.27 우리 주변에서 볼 수 있는 개루프 제어시스템의 예를 5개만 나열하라. 1.28 개루프 제어시스템과 폐루프 제어시스템의 기본 블록선도를 각각 그려라. 1.29 다음 그림은 보일러의 수위가 항상 일정하도록 자동 조절하는 장치의 개념도이다. 수위가 목표값보 다 낮으면 급수관의 밸브를 더 많이 열어 물의 유입량을 증가시키고, 수위가 목표값보다 높으면 밸브를 더 적게 열어 물의 유입량을 줄인다. 밸브의 개폐는 직류 모터를 이용한다. 직류 모터에  전압을 가하면 모터가 왼쪽으로 회전하여 전자밸브가 더 많이 열리고,  전압을 가하면 모터가 오른쪽으로 회전하여 전자밸브를 닫는다. 이때 직류모터의 회전속도는 인가되는 전압의 크 기에 비례한다. 이 자동제어시스템에 대한 블록선도를 그려라.034 핵심이 보이는 제어공학

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