이상적인 PID 제어기를 실용하기 위한 변형 중 적절하지 않은 것은? … | [화공기사 필기] 21년 2회차 기출문제 상세 페이지
1[화공기사 필기] 21년 2회차
이상적인 PID 제어기를 실용하기 위한 변형 중 적절하지 않은 것은? (단, Kc는 비례이득, τ는 시간상수를 의미하며 하첨자 I와 D는 각각 적분과 미분 제어기를 의미한다.)
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설정치의 일부만을 비례동작에 반영:
2
설정치의 일부만을 적분동작에 반영:
3
설정치를 미분하지 않음:
4
미분동작의 잡음에 대한 민감성을 완화시키기 위한 filtered 미분동작:
해설
설정치의 일부만 반영하는 가중치 α는 비례·미분 동작에만 허용되고 적분 동작에는 쓸 수 없다. 적분항의 오차를 (αR(s)−Y(s))로 바꾼 변형이 부적절한 이유다.
적분 동작이 존재하는 이유는 정상상태에서 오차를 0으로 만들어 잔류편차를 없애는 것이다. 적분항 입력이 (1/τIs)(αR(s)−Y(s))가 되면 정상상태에서 αR−Y=0으로 수렴하므로 Y=αR이 되어, α<1인 만큼 설정치에 도달하지 못하는 잔류편차가 그대로 남는다.
나머지 세 가지 변형은 모두 실제 PID 구현에 쓰이는 표준 기법이다.
- 비례항만 Kc(αR(s)−Y(s))로 두는 설정치 가중은 설정치가 계단으로 바뀔 때 조작량이 급격히 튀는 현상(proportional kick)을 완화한다.
- 미분항을 τDsE(s)=−τDsY(s)로 두어 설정치를 미분하지 않으면, 계단 설정치의 미분값이 무한대로 발산하는 미분 킥을 막을 수 있다.
- 미분항을 τDs/(as+1)로 필터링하면 고주파 잡음이 미분으로 증폭되는 민감성을 줄일 수 있다.
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