공조냉동기계산업기사 조절기용기기의 종류 및 특징 — P·I·D와 제동비

비례(P) 동작은 현재의 편차 크기에 따라 출력을 만들지만, 적분 요소가 없어 정상 상태에서 편차가 남는다. 적분(I) 동작은 편차를 누적해 이 잔류 편차를 제거하는 대신 응답을 늦추는 경향이 있다. 미분(D) 동작은 편차의 변화율에 반응해 응답 속도를 빠르게 하고 오버슈트를 줄인다.

세 동작을 함께 쓰는 PID는 비례로 오차를 줄이고, 적분으로 정상편차를 없애며, 미분으로 응답 속도를 높인다. 비례만 쓰면 편차가 남고, 적분만 쓰면 응답이 느려지며, 비례적분만 쓰면 미분 항이 없어 속도 개선이 부족하다. 적분을 포함한 PI와 PID는 정상편차를 제거한다.

2위치 동작은 출력이 이산적인 단계로만 바뀌는 불연속 제어다. 켜짐과 꺼짐 두 상태로 움직이는 온오프 제어가 대표적이며, 비례·적분·미분 동작은 출력이 연속적으로 변하는 제어에 속한다.

전기식 조절기는 아날로그 소자로 구성되어 PID 동작, 특히 적분과 미분의 구현이 복잡하고 정밀도가 낮다. 전자식이나 디지털 방식이 PID를 구현하기에 더 용이하다는 점과 대비된다.

제어 요소는 물리적 부품으로도 대응된다. 피스톤은 입력의 누적을 거리로 나타내므로 적분 요소이고, 대시포트는 변화율에 반응하므로 미분 요소, 용수철은 변위에 비례하므로 비례 요소다.

제어계에서 센서의 신호는 미약하므로 증폭기로 키워 구동기를 움직이는 구조가 표준이다. 그래서 전자 요소 가운데 증폭기가 가장 많이 이용된다.

2차 시스템의 제동비가 1보다 작으면 부족제동으로 감쇠 진동을 하며 안정화되고, 1이면 임계제동, 1보다 크면 과도제동이다. 제동비 값에 따라 진동의 유무와 정착 모양이 달라진다.

3비트 A/D 변환에서는 단계 수가 2의 3제곱인 8개가 된다. 최대값을 M이라 할 때 문제에서는 양자화 오차를 M을 8로 나눈 M/8로 계산한다.