자동체어계의 디지털제어에 적합한 전동기는?
- 유도전동기
- 직류전동기
- 스탭전동기
- 동기전동기
정답과 해설 보기
정답 ③ · 자동체어계의 디지털 제어에 적합한 전동기를 고르는 문제이다. 디지털 제어는 펄스 신호를 기반으로 동작하므로, 입력 펄스 수에 비례하여 일정 각도씩 정확하게 이동하는 스텝 전동기가 가장 적합하다.
스텝전동기는 펄스 신호에 따라 정밀한 각도 분할 이동을 구현하므로, 자동제어계의 디지털 제어에 가장 적합하다.
개념 한 쪽
공조냉동기계기사 펄스전동기 — 스텝전동기·디지털 제어·분해능
이 세트는 펄스 신호로 각도를 옮기는 펄스전동기와 디지털 제어를 다룬다. 펄스 입력에 비례해 정밀하게 회전하는 스텝전동기, 디지털 제어의 장점과 분해능, 과도응답을 보는 단위계단입력이 중심이다.
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뜻
펄스전동기는 펄스 입력에 비례해 정해진 각도만큼 회전하는 전동기다. 스텝전동기라고도 하며, 펄스 수에 따라 이동 각도를 정밀하게 맞출 수 있어 디지털 제어계에 알맞다. 유도전동기와 동기전동기는 주파수 제어가 가능하지만 개루프에서 정밀 위치 제어가 어렵고, 직류전동기는 아날로그 제어 특성이 강하다.
디지털 제어는 신호를 이산적인 값으로 다룬다. 부품 수가 줄고 경년변화의 영향이 작아 안정적이며, 샘플링 주기에 따라 동작이 달라진다. 다만 분해능이 낮으면 양자화 오차가 커져 정밀한 속도 제어를 할 수 없다. 정밀 제어일수록 분해능이 중요하다.
제어계의 과도응답 특성을 해석할 때는 단위계단입력을 쓴다. 입력을 갑자기 1만큼 올렸을 때 출력이 어떻게 목표에 도달하는지 보는 것으로, 임펄스나 정현파 입력이 과도응답 해석의 기본 기준 신호가 된다.
제어요소는 동작신호를 조작량으로 변환하는 장치다. 기준입력은 목표값을 정하고, 피드백은 출력을 되돌리며, 외란은 시스템에 가해지는 방해 요인이다. 이 가운데 조작량을 만드는 것은 제어요소다.
예제
출제 패턴은 네 가지다. ① 전동기 선택 — 디지털 제어에는 펄스 입력으로 각도를 옮기는 스텝전동기가 알맞다. ② 디지털 제어 — 부품 감소와 안정성이 장점이고, 분해능이 낮으면 정밀 제어가 어렵다. ③ 과도응답 — 단위계단입력으로 해석한다. ④ 제어요소 — 동작신호를 조작량으로 변환한다.
대표 기출 3문항
다음 중 자동제어계의 디지털 제어에 적합한 전동기는?
- 유도전동기
- 직류전동기
- 스텝전동기
- 동기전동기
정답과 해설 보기
정답 ③ · 디지털 제어에 적합한 전동기를 고르는 문제이다. 디지털 제어계는 펄스 신호를 기반으로 동작하는데, 스텝 전동기는 입력된 펄스 수에 비례하여 일정 각도씩 회전하므로 펄스 제어에 의한 정밀한 위치와 속도 제어가 가능하다.
스텝전동기는 펄스 신호에 따라 정확한 각도 위치를 제어할 수 있어 디지털 제어계의 구동기로 적합하다.
조각기기로 사용되는 서보 전동기의 설명 중 옳지 않은 것은?
- 제어범위가 넓고 특성 변경이 쉬어야 한다.
- 시정수와 관성이 클수록 좋다.
- 서보 전동기는 그다지 큰 회전력이 요구되지 않아도 된다.
- 급 가ㆍ감속 및 정ㆍ역 운전이 쉬워야 한다.
정답과 해설 보기
정답 ② · 서보 전동기에 대한 옳지 않은 설명을 고르는 문제이다. 서보 전동기는 조각기기 등에서 정밀한 위치와 속도 제어를 위해 사용되므로 빠른 응답성이 필수이며, 이를 위해서는 시정수와 관성이 작을수록 유리하다.
서보 전동기는 정밀 제어를 위해 시정수와 관성이 작아야 하므로, 시정수와 관성이 클수록 좋다는 설명은 옳지 않다.
자주 묻는 물음
- 디지털 제어에 펄스전동기가 알맞은 이유는 무엇인가요?
- 펄스 입력에 비례해 정해진 각도만큼 회전하므로, 펄스 수로 위치를 정밀하게 지정할 수 있기 때문이다. 스텝전동기라고도 하며 디지털 제어계의 이산 신호와 잘 맞는다.
- 디지털 제어의 장점과 주의점은 무엇인가요?
- 부품 수가 줄고 경년변화의 영향이 작아 안정적이며 샘플링 주기로 동작을 정한다. 다만 분해능이 낮으면 양자화 오차가 커져 정밀한 속도 제어가 어렵다.
- 과도응답 특성은 어떤 입력으로 해석하나요?
- 단위계단입력으로 해석한다. 입력을 갑자기 1만큼 올렸을 때 출력이 목표값에 어떻게 도달하는지 보는 방식이다. 임펄스나 정현파는 과도응답 해석의 기본 기준 입력이 아니다.
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