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소방설비기사 소방전기일반 · 자동제어 기초

Auto Control Basics

자동 제어는 목표값과 실제로 잰 값의 차이를 오차로 잡아, 출력을 목표값에 붙여 가는 과정이다. 피드백이 있는 폐루프에서는 전방 전달 함수와 루프 이득이 출력이 목표에 얼마나 다가가는지를 정한다. 블록 선도의 직렬 · 병렬 결합과 단위 피드백 식 T = G/(1 + G)가 시험의 뼈대예요. 전방 이득 G 슬라이더를 1 → 20 으로 올리면 블록 선도 아래의 출력 값이 G/(1 + G)로 계산되어 목표값 1 에 점점 가까워져요.

제어란 무엇인가

💡 자동 제어의 뼈대
①에어컨을 예로 들면 설정 온도(목표) → 센서(측정) → 차이(오차) → 냉방(제어)이다
②이 과정이 되풀이되면 자동 제어다
③사람이 직접 손대면 수동 제어, 기계가 스스로 하면 자동 제어예요

제어의 분류

자동 제어 체계

피드백 제어의 구조

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🔑 블록 선도 읽는 법
①R(s)는 목표값, C(s)는 실제 출력
②E(s) = R(s) − C(s)는 오차 신호
③G(s)가 오차를 키워 출력을 목표에 가깝게 한다
④H(s)는 피드백 경로(보통 센서)다
⑤G 가 클수록 출력이 목표에 다가가요

전달 함수와 블록 선도 식

폐루프 전달 함수
T(s) = G(s)1 + G(s)H(s)
G(s): 전방 전달 함수, H(s): 피드백 전달 함수
직렬 연결
G = G1 × G2
직렬 블록은 곱한다
병렬 연결
G = G1 + G2
병렬 블록은 더한다
💡 식을 기억하는 법
①폐루프는 「전방 ÷ (1 + 루프)」: 분모에 루프 이득이 들어간다
②직렬은 곱, 병렬은 합(저항의 직렬 · 병렬과 헷갈리지 말 것)
③H(s) = 1 이면 단위 피드백이고 T = G/(1 + G)예요

제어 요소와 소방 적용

제어 요소

피드백 제어의 세 요소
요소역할소방 예시
검출부(센서)출력을 측정연기 감지기 · 열 감지기
조절부(제어기)오차를 계산하고 판단수신기(FACP)
조작부(구동기)실제 동작 수행솔레노이드 밸브 · 경종

소방 설비 제어 예

연동 제어
자동 화재 탐지 설비
시퀀스(개루프) 구조
감지기 → 수신기 → 경보
스프링클러
열을 감지해 헤드가 기계적으로 열림
감지 → 밸브 개방 → 방수
제연 설비
감지 → 수신기 → 댐퍼 · 팬 기동(연동)
연기 감지 → 댐퍼 · 팬 동작

총정리

폐루프 전달 함수
T = G1 + GH
자동 제어의 가장 기본 식: 분모가 (1 + 루프 이득)
🎯 시험에서 볼 자리 다섯
①개루프는 피드백이 없고 폐루프는 있다
②폐루프 전달 함수 = G/(1 + GH)
③직렬은 곱, 병렬은 합, 피드백은 분모에 루프 이득
④제어 세 요소: 검출부(센서) · 조절부(제어기) · 조작부(구동기)
⑤소방에 대면 수신기 = 조절부, 감지기 = 검출부, 밸브 · 경종 = 조작부예요
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