다음 블록선도가 의미하는 요소는?R(s)\;\longrightarrow… | [설비보전산업기사 필기] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

블록 안의 전달함수는 $G(s)=\dfrac{K}{1+Ts}$ 로, 분자는 상수이고 분모가 s에 대한 1차식인 형태다. 이런 요소를 1차 지연요소(1차 지연계)라고 한다. 여기서 K는 정상상태 이득, T는 시정수(time constant)다.
입력 R(s)가 계단 모양으로 변해도 출력 C(s)는 즉시 따라가지 못하고 $c(t)=K\left(1-e^{-t/T}\right)$ 처럼 지수적으로 서서히 목표값에 접근한다. 시간이 시정수 T만큼 지나면 최종값의 약 63.2%, 3T 정도면 약 95%에 이르며, T가 클수록 응답이 느려진다.
다른 요소와 비교하면 미분요소는 $G(s)=Ks$ 처럼 s가 분자에 오고, 2차 지연요소는 분모가 s2 항을 포함한 2차식이 되어 감쇠비에 따라 진동을 동반하는 응답을 보인다. 온도계·액위 탱크처럼 저장(용량) 요소가 하나뿐인 공정 대부분이 이 1차 지연으로 근사된다.