개념 한 쪽
프로그램제어는 온도나 열량 등 물리량의 크기와 무관하게 전류의 통단만을 자동으로 행하는 논리적 명령의 자동화를 뜻한다. 제어기의 P, I, D 동작은 각각 잔류편차, 적분적 제거, 변화율 예측과 속응 개선의 역할을 가지며, 이들을 조합한 PI나 PID 동작이 실무에서 널리 사용된다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「프로그램제어」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 제어기별 특성 판별 | 1 | P/I/D의 역할과 잔류편차·속응 특성 구분 |
| 온오프 동작 특징 판단 | 1 | 온오프 제어의 동작 원리와 사이클링 발생 여부 판단 |
| 에너지 분류에 따른 장치 특성 | 1 | 자력제어의 구조적 특징과 속도 한계 식별 |
프로그램제어는 장치의 전원을 단순히 켜거나 끄는 이산적 제어 방식을 말한다는 설명이 재료에서 주어지므로, 온도·열량의 연속치에 따른 세밀한 조절과 구별하여 이해해야 한다. 전열기 등에서 전류의 통단만을 자동으로 행하는 방식은 시퀀스제어나 정성적 제어의 문맥으로 파악되며, 문제의 서술에 따라 정성적 제어로 분류하는 경우가 있음을 유의한다.
온오프(on-off) 제어는 설정값을 기준으로 장치를 완전히 켜고 끄는 단순한 방식으로, 설정값 주변에서 장치가 자주 켜졌다 꺼지는 사이클링이 발생한다는 특성이 있다. 이 방식은 구조가 간단하나 제어 성능 면에서는 연속적 제어보다 한계가 있으므로, 용도에 따라 적절히 선택해야 한다.
비례(P) 동작은 현재 오차 크기에 비례해 출력을 내므로 반응이 즉각적이지만 정상상태에서 잔류편차가 남는 단점이 있다. 적분(I) 동작은 오차를 시간으로 적분하여 잔류편차를 제거하는 역할을 하며, 오차의 시간적 누적을 면적으로 이해할 수 있다. 미분(D) 동작은 오차의 변화율에 반응하여 시스템 변화를 예측하고 오버슈트와 정정 시간을 줄이는 효과를 제공한다.
이들 기본 동작을 조합한 제어기가 흔히 사용된다. PI 동작은 잔류편차 제거와 안정성 확보를 위해 널리 사용되며, PID 동작은 정상편차 제거와 빠른 속응을 동시에 달성하여 가장 최적인 제어특성을 보인다는 설명이 재료에 나타난다. 제어기 명칭은 P·I·D의 영문 약자를 결합한 표기로 직관적으로 유추 가능하다.
문제 유형은 제어기별 특징을 묻는 경우와 제어 동작의 조합을 묻는 경우로 나뉜다. 예를 들어 P는 잔류편차 발생, I는 잔류편차 소멸(오차의 적분값에 비례), D는 오차예측 및 응답속도 향상이 핵심이라는 키워드로 각 보기를 판별하면 정답을 찾기 쉽다. 온오프 제어는 '간단하다', '켜고 끄기', '사이클링 발생'을 기준으로 선택한다. 에너지에 의한 분류에서는 자력제어가 기계적 접점을 사용하므로 동작 속도가 느린 특징을 가지는 점을 체크한다.
대표 계산 문제 대신 개념 판별 문제가 출제되므로 '면적=적분=I', '온오프=사이클링', 'PI=잔류편차 제거+안정'과 같은 연결 고리를 기억하면 유사 문제에 대응하기 쉽다.
잔류편차와 사이클링이 없어 널리 사용되는 동작은?
정답 ④ · 문제는 잔류편차와 사이클링 없이 널리 쓰이는 제어 동작이 무엇인지 묻고 있다. 적분 작용은 영구적인 편차(잔류오차)를 제거하는 역할을 하고 비례 작용은 제어의 안정성과 빠른 응답을 돕기 때문에 이 둘을 결합한 PI 동작이 잔류편차 제거와 사이클링 억제에 적절하다.
잔류편차 제거와 사이클링 방지를 위해 적분과 비례를 결합한 PI 동작이 널리 사용되며, 적분 작용이 잔류 오차를 없앤다.
전열기에서와 같이 온도가 높고 낮음이나, 열량이 많고 적음에 관계없이 전류를 통하게 하거나 끊거나 하는 제어 명령만을 자동적으로 행하는 제어를 어떤 제어라 하는가?
정답 ② · 문항은 물리량의 크기와 무관하게 단순히 전류의 통단만을 자동적으로 수행하는 제어의 명칭을 묻고 있다. 해당 개념은 정성적 제어로, 양적 수치 조절이 아닌 상태(켜기/끄기 등) 전환을 자동화하는 방식에 해당한다.
온도나 열량과 무관하게 전류의 통단만을 자동 제어하는 것은 시퀀스제어이다.
제어장치의 에너지에 의한 분류에서 타력제어와 비교한 자력제어의 특징 중 맞지 않는 것은?
정답 ④ · 자력제어는 제어 대상의 에너지를 이용하여 제어하는 방식(타력제어)과 달리, 제어계 자체의 에너지원을 사용합니다. 구조가 단순하고 비용이 저렴하며 확실한 동작이 가능하지만, 외부 동력원을 필요로 하고 기계적 마찰 등으로 인해 조작 속도가 상대적으로 느리다는 단점이 있습니다.
자력제어는 외부 동력원이 필요하고 기계적 마찰이 있어 조작 속도가 느리므로 빠른 속도는 특징이 아니다.
승강기기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.