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비례감도가 2, 적분시간이 5[\mathrm{s}]인 비례적분 제어부가… | [전기기사 필기] 25년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[전기기사 필기] 25년 1회차
비례감도가 22, 적분시간이 5[s]5[\mathrm{s}]인 비례적분 제어부가 있다. 여기에 x(t)=5tx(t)=5t인 편차 신호가 들어갔을 때 제어부가 내보내는 y(t)y(t)는? (단, 출력의 처음 값은 00이다.)
1
t2+5tt^{2}+5t
2
5t2+10t5t^{2}+10t
3
t2+10tt^{2}+10t
4
25t2+10t25t^{2}+10t
해설

이 제어부의 입출력 관계는 y(t)=Kp{x(t)+1Ti0tx(τ)dτ}y(t)=K_p\left\{x(t)+\dfrac{1}{T_i}\displaystyle\int_0^{t}x(\tau)\,d\tau\right\}다. 적분시간이 나누는 자리에 들어간다는 점이 요점이다.

0t5τdτ=2.5t2\int_0^{t}5\tau\,d\tau=2.5t^{2}이므로 y(t)=2(5t+15×2.5t2)=2(5t+0.5t2)=t2+10ty(t)=2\left(5t+\dfrac{1}{5}\times2.5t^{2}\right)=2\left(5t+0.5t^{2}\right)=t^{2}+10t가 된다.

독립 역산 — 라플라스 쪽으로 확인하면 전달함수가 Y(s)X(s)=2(1+15s)\dfrac{Y(s)}{X(s)}=2\left(1+\dfrac{1}{5s}\right), 입력이 X(s)=5s2X(s)=\dfrac{5}{s^{2}}이므로 Y(s)=10s2+2s3Y(s)=\dfrac{10}{s^{2}}+\dfrac{2}{s^{3}}이고 역변환하면 10t+t210t+t^{2}로 같다. 또 얻은 답을 미분한 y˙=2t+10\dot y=2t+10t=0t=0을 넣으면 비례 항의 기울기 Kp×5=10K_p\times5=10이 그대로 나온다.

5t2+10t5t^{2}+10t1Ti\frac{1}{T_i}를 빼먹은 값, 25t2+10t25t^{2}+10t는 나누는 대신 TiT_i를 곱한 값, t2+5tt^{2}+5t는 비례 항에만 KpK_p를 빠뜨린 값이다.

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