공조냉동기계산업기사 자동제어의 분류 — 조절부·잔류 편차·정치와 서보

자동제어계에서 기준입력과 궤환신호의 차를 계산해 제어에 필요한 신호를 만드는 부분은 조절부다. 검출부는 측정값을 감지하고, 조작부는 계산된 신호를 실제 동작으로 옮기며, 목표설정부는 기준 입력을 만든다. 편차를 계산하는 일과 몸을 움직이는 일은 서로 다른 블록의 몫이다.

피드백 제어계에는 설정값과 실제 출력을 비교하는 비교장치가 반드시 필요하다. 비교가 있어야 오차가 생기고, 그 오차로 출력을 보정할 수 있기 때문이다. 변환장치나 안정화 장치는 성능을 돕는 요소이지 피드백의 필수 조건은 아니다.

잔류 편차는 적분 동작이 없을 때 남는다. 비례(P)와 비례미분(PD) 동작은 적분 요소가 없어 정상 상태에서 편차가 남고, 적분(I)을 포함한 PI와 PID 동작은 이 편차를 제거한다. 제어 동작의 이름에 I가 있는지가 잔류 편차 유무를 가르는 빠른 기준이다.

목표값이 시간에 따라 변하지 않고 일정하게 유지되는 제어는 정치제어다. 설정값이 시간의 함수가 아니라 상수이므로, 출력을 일정하게 붙잡아 두는 것이 목적이다.

위치나 각도 같은 기계적 변위를 제어량으로 삼아 목표값의 임의 변화에 추종하도록 구성한 제어계는 서보 제어계다. 자동조정이 편차를 줄여 일정 상태를 유지하는 데 중심이 있다면, 서보는 위치와 각도의 변화를 따라가는 데 중심이 있다.

출력 신호를 입력 측으로 되돌려 오차를 보정하는 방식은 피드백제어다. 폐루프를 이루어 결과를 다시 보는 구조가 핵심이며, 시퀀스제어나 프로그램제어처럼 순서를 실행하는 방식과 구분한다.

단위계단 입력에 대한 출력이 c(t)=1−e^(−t) 꼴이면 응답은 시간이 지날수록 최종값에 지수적으로 접근한다. 지연시간은 이 응답이 최종값의 일정 비율에 도달하는 시간인데, 적용하는 비율 기준에 따라 값이 달라진다.