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공조냉동기계기사 시운전 및 안전관리 · 자동제어계의 구성과 용어

Control System Concepts

자동제어는 사람이 손대지 않아도 제어량(실내 온도 같은 출력)을 목표값에 맞춰 두는 일이고, 제어 요소 · 제어 대상 · 검출부가 신호를 주고받으며 이를 해낸다. 되먹임 없이 정해 둔 조작만 내보내는 개루프 제어는 외란이 들어와 제어량이 어긋나도 알아채지 못한다. 폐루프(되먹임) 제어는 검출부가 제어량을 재어 목표값과 비교하고, 그 차인 편차를 줄이는 쪽으로 조작량을 바꾼다. 그림 위는 블록선도, 아래는 외란이 들어온 뒤 제어량이 목표값에서 벗어난 정도를 시간에 따라 그린 설명용 곡선이고, 개루프 · 폐루프 버튼과 외란 크기 슬라이더로 두 그림이 함께 바뀐다.

개루프와 폐루프

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기본 용어

👀 신호와 요소
①목표값: 제어량이 따라가야 할 값(설정값)
②제어량: 제어 대상에서 재는 출력(온도 · 습도 · 압력 등)
③조작량: 제어 요소가 제어 대상에 주는 양(밸브 개도 · 댐퍼 개도 등)이고, 제어 요소는 조절부와 조작부로 이뤄진다
④편차(동작 신호): 목표값에서 검출한 제어량을 뺀 값
⑤외란: 제어량을 흐트러뜨리는 바깥 요인(외기 온도 · 재실 인원 · 일사 등)이다
편차
e = 목표값 − 제어량
폐루프는 이 편차가 줄어드는 쪽으로 조작량을 바꾼다. 비례 동작만 쓰면 작은 잔류 편차(오프셋)가 남을 수 있다

두 방식 견주기

📏 개루프와 폐루프
①개루프: 구조가 간단하고 싸지만, 외란이 생기면 제어량이 어긋난 채로 남는다
②폐루프: 검출부와 비교부가 더 들어 값이 비싸지만, 외란이 생겨도 편차를 줄여 정확도가 높다
③폐루프는 이득을 너무 키우면 오히려 흔들리기 쉬워 안정도를 따로 따진다
④공조의 실내 온습도 제어는 대개 폐루프이고, 정해 둔 시각에 켜고 끄는 타이머 운전은 개루프에 가깝다

시험 포인트와 기출 유형

🎯 시험 포인트
①폐루프의 핵심은 검출과 비교로 만드는 되먹임
②제어 요소 = 조절부 + 조작부, 조작량은 제어 요소가 제어 대상에 주는 양
③목표값이 일정하면 정치 제어, 목표값이 변하면 추치 제어(추종 · 프로그램 · 비율)이다
④편차 = 목표값 − 제어량
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 외란이 생겨도 제어량을 목표값에 맞추는 제어는? (답: 폐루프 제어)
②[기출유형] 편차의 정의는? (답: 목표값에서 검출한 제어량을 뺀 값)
③[기출유형] 제어 요소가 제어 대상에 주는 양은? (답: 조작량)

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