자동 제어 과제

소개글

자동 제어 과제에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 제어(control)

2. 자동제어 기본

3. 제어목표

4. 제어용어 정리

5. 자동화의 장단점

6. 제어장치

7. 제어장치의 실 예 (Example of types of control system)

본문내용

(Nonlinear system) : 시스템의 입출력신호들 사이의 전달특성이 선형이 아닌 시스템을 말한다. 엄밀하게 말하면 대부분의 실제 시스템들은 비선형이며, 어떤 제한된 범위나 조건 아래에서만 선형으로 근사화하여 나타낼 수 있다.
제어목표(Control objective) : 제어기를 써서 이루고자 하는 대상 시스템의 특성을 말한다. 안정성(stability), 명령추종(command following), 외란제거(disturbance rejection), 잡음축소(noise reduction) 따위가 그 예이다. 제어목표에 관한 보다 상세한 사항은 제2장에서 다룰 것이다.
5. 자동화의 장단점
장점
① 공장의 생산속도를 증가함으로써 생산성을 향상효과가 있다.
② 제품 품질의 균일화와 개선을 통하여 인력조작 방법보다 불량품이 감소된다.
③ 인력조작을 위한 작업이 필요 없으며, 노동력이 줄어들어 인건비가 감소된다.
④ 생산 설비의 수명이 길어지고, 노동 조건을 향상시킬 수 있다.
단점
① 초기 시설투자비와 운영비가 필요하다.
② 인력조작시 보다 설계와 설치, 그리고 보수유지 등에 높은 기술수준이 필요하다.
③ 인력조작 시에는 범용성이 가능하여 단품 생산에 유리하나, 자동화가 되면 범용성을 잃고 전문성을 갖게 됨으로 생산 탄력성이 결여된다.
6. 제어장치
보통 개방활형 장치(open loop system)와 폐쇠환형장치(closed loop system) 의 두 종류로 분류할 수 있다.
개방활형 장치에서는 개정하고자 하는 힘이 기준양의 값에 의하여서만 결정되지 제어될 변수에 의하여서는 영향을 받지 않는다. 폐쇠환형 장치에서는 개정하고자 하는 힘이 입력의 값에 의하여서 뿐 만 아니고 출력에 의하여서도 영향을 받는다.
제어장치의 더 자세한 분류는 입력의 성질에 의하여 할 수 있다. 부하상태가 변동할 때 일정한 압력혹은 비교적 적은 범위에서 또 비교적 적은 회수로 변동하는 압력과 출력사이의 적응성을 유지하는 것을 목적으로 설계된 제어장치가 많다. 이와같은 장치는 출력이 외부에서 오는 교란(disturbance)의 영향을 받지 않고 우리가 얻고자 하는 일정한 양으로 조정하는 것 만을 목적으로 하는 장치이므로 이것을 조정장치(regulator) 라고 부른다 이와같은 외부의 교란이 없을 때는 조정장치는 개방환영장치일 것이며 외부의 교란이 있을 때는 폐쇠환형조정장치를 사용하여 출력의 변동을 검출하여야 한다.
개방형조정장치의 일 예로시 교통신호등을 생각하여 보자. 출력(길을 건너 가라는 신호)은 입력(신호등의 종류를 바꾸어 주는 시간장치)에 의하여 짧은 시간내에 여러번 바꾸어 지는 것도 아니고 또 신호등이 켜지는 것이 교통사고가 일어났다고 해서 다르게 지시하지 않으므로 이것을 개방형조정장치에 속한다.
이와 반대로 온도 조정은 폐쇠환형조정 장치의 일종이다. 온도조절기(thermostat)는 주위온도에 따라서 동작하는 입력역할을 한다. 이리하여 부하의 교란(disturbance) 예를 들면 방문을 여는 것이 생기면 화로(furnace)의 문을 더 열게 한다. 이때 화로문의 개폐는 온도 조절기의 의하여 탐지 된 것이 오차신호(errosignal)로 되 써-보●메캐니즘 이라는 것은 결국 출력과 입력을 비교하여 그 오차에 대하여 예민하고 이 차의로써 출력을 제어하는 장치를 말한다. 오차신호는 제어력을 크게 하기 위하여 증폭(ampeift)된다. 입력은 광범위로 변화하며 제어되는 변수에서 멀리 떨어진 위치에 놓여 있을 때도 있을 것이다. 이런 관념들을 기초로 하여 부라운과 캠프벨(Brownand Campbell)은 「써-보●메캐니즘은 제어 될 요소에서 멀리 떨어져 있는 입력을 광범위로 제어할수 있도록 오차에 대하여 예민하고 추미하고 증폭하는 기구이다.」라고 정의하였다.
자동 불연속 위치제어장치
싸이버네틱쓰(cybernetics)라는 있는데 이것을 와이너(Winner)는 『동물과 기계를 제어하는 과학』이라고 정의하였다. 여기서 수학적 의미에 있어서 동물과 기계를 다르게 구별할 필요는 없다. 그림으로 이 책에서는 정보의 통신을 위해서 혹은 변수를 제어하기 위해서 혹은 이 양자를 다 위하여 설계된 장치를 싸이버네 틱쓰 장치라고 불렀다. 이 책에서 제어장치와 싸이버네 틱쓰 장치와는 꼭 같은 의미로 사용하였다.
7. 제어장치의 실 예 (Example of types of control system)
고무를 입힌 작물을 만드는 과정에서 사용되는 것과 같은 단순한 불연속위치 제어장치가 다음과 같이 그려져 있다.
고정활차 A, B 와 가동활차 C는 오차탐지기(error detector) 혹은 차의 장치의 역할을 한다. 제어장치는 전지 V1 , V2 와 개폐기 S 와 전동기 M 은 기야 G 로 구성되어 있으며 기야의 축은 말아 올리는 활차(Wind up roll)와 연결되어 있다. 벨트의 입력단 1 이 우측으로 Qio 만큼 이동하면 가동활차는 Qi/2 거리 만큼 아래로 이동한다. 이 C의 이동이 개폐기 S를 닫을 수 있을 만큼 이동하면 전동기가 말아 올리는 활차를 시계식으로 돌린다. 이
결과 활차C는 다시 올라가서 개페기 S는 열려 전동기는 정지하게 된다. 말아 올리는 활차의 외축반경을 R 이라고 하고 또 이 활차가 Q 만큼 회전했다고 하면 활차 Q는 Q/2 만큼 올라간 것이 되니까 활차 C가 기준위치에서 아래로 내려온 거리는 QC = (Qi-Qo)/2 가된다. 위와 같은 장치로서는 오차 탐지기에 데드 존이 있으므로 입력과 출력간의 완전한 일치를 얻을 수가 없다.
즉 Qi와 Qo의 차가 개폐기간의 간격 d 이상이 되지 않으면 전동기에 회전력이 생기지 않는다. 그뿐 아니라 전동기에 주어지는 전압은 두 전압 V1 , V2 중 하나 이므로 변동에 따라 가기가 곤란하다. 이런 장치의 동작에서는 큰 과동작과(overshoots) 진동하려는 경향이 있다.
자동연속제어장치
위에 있는 개폐기를 다음과 같은 전위차례로 바꿈으로써 그 동작을 개선할 수 있다. 자동연속제어장치에 있어서는 데드●존(dead zone)이 없고 전동기가 걸리는 전압에 비례하여 회전력을 발생한다면 회전력이 오차에 비례하여 생기게 된다.

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