제어계의 구성과 신호 이름

📖 5분 정리무료 공개이론 근거 정리

1 출제 포인트 — 이렇게 나옵니다

38회 시험 중에서 9번 나왔습니다

2010~2022년 기출 38회 시험 기준

출제 회차 2011년 2차 · 2012년 1차 · 2015년 1차 · 2017년 1차 · 2017년 2차 · 2017년 3차 · 2018년 2차 · 2021년 2차 · 2022년 1차

2 쉬운 설명

되먹임(피드백) 제어계는 목표로 하는 값인 기준입력과 출력을 검출해 되돌려 보낸 주궤환 신호를 비교하고, 그 차이만큼 제어대상을 움직여 제어량을 목표에 맞추는 제어계이다. 제어계의 구성 요소 이름과 신호가 흐르는 자리마다 붙은 이름을 구별하는 것이 이 개념이다.

5문단 · 상세한 내용보기접어서 간단히 보기

자동제어계의 기본 구성은 검출부·비교부·조절부·조작부이다. 검출부는 제어량을 재어 비교할 수 있는 신호로 바꾸고, 비교부는 목표값과 제어량을 비교해 동작신호를 만든다. 조절부는 동작신호를 받아 조작신호를 만들고, 조작부는 그 신호로 제어대상에 힘이나 에너지를 직접 가한다. 조절부와 조작부를 합쳐 제어요소라 하며, 검출부와 비교부는 제어요소에 들지 않는다. 구성을 제어대상·검출부·조절부·조작부로 적는 문항도 있다(2018-04-28 시행 69번).

신호는 흐르는 순서대로 이름이 붙는다. 기준입력과 주궤환 신호를 비교하는 자리에서 동작신호가 나오고, 조절부를 거쳐 조작신호가 되며, 조작부가 제어대상을 움직여 제어량이 바뀐다. 이 순서를 기준입력 → 동작신호 → 조작신호 → 제어량으로 기억해 두면 보기의 이름이 이 순서의 어디에 있는지 찾아 고를 수 있다.

동작신호는 기준입력과 주궤환 신호의 차이고, 제어 동작을 일으키는 원인이 되는 신호이다. 식으로는 $\text{동작신호}=\text{기준입력}-\text{주궤환량}$ 이며, 주궤환 신호는 주궤환량이라고도 쓴다. 기준입력(목표값)과 주궤환 신호는 차를 구할 때 쓰는 두 재료일 뿐 차 자체가 아니고, 조작신호는 동작신호를 받은 제어요소가 제어대상에 보내는 신호이므로 동작신호보다 한 단계 뒤의 신호이다.

조작량은 제어요소 뒤, 제어대상 앞에 오는 신호이다. 조작량은 제어장치가 제어대상에 가하는 신호로서 제어장치의 출력이면서 제어대상의 입력이 되는 신호라고 설명하기도 하고(2017-08-26 시행 66번), 제어요소가 제어대상에 가하는 양이라고 설명하기도 한다(2021-05-15 시행 62번). 제어량은 제어대상의 출력으로 제어하려는 양이다. 동작신호는 제어요소의 입력 쪽, 조작량은 제어요소의 출력 쪽 신호이다.

노 안의 온도를 제어하는 프로세스 제어계에서 노는 제어대상이다(2018-04-28 시행 69번). 온도를 전압 신호로 바꾸는 센서인 열전대가 검출부이고, 공급량을 바꾸는 밸브는 조작부이며, 신호를 키워 보내는 증폭기는 조절부 쪽 요소이다. 열전대가 노 온도를 재서 신호를 보내면 조절부가 목표 온도와 비교해 밸브를 얼마나 열지 정하고, 밸브가 공급량을 바꾸면 노 온도가 변하며, 다시 열전대가 이를 잰다. 그래서 검출부는 센서로 기억하면 된다.

3 이 개념이 나온 기출문제

해설·법령 근거까지 가입 없이 보실 수 있습니다. 최신 5개년 문항은 여기 나오지 않습니다.

4 체크리스트 + 암기팁

암기팁 제어요소 = 조절부 + 조작부 · 검출부와 비교부는 따로. 온도를 재는 센서 = 검출부 = 열전대.

암기팁 기준입력 − 주궤환 신호 = 동작신호 → 제어요소 → 조작신호. 제어요소 → (조작량) → 제어대상 → (제어량). 합산점 뒤는 동작신호, 제어요소 뒤는 조작량, 제어대상 뒤는 제어량.

함정 주의 이름이 비슷해 보여도 각 신호가 흐르는 자리가 다르다. 주궤환 신호와 기준입력 신호는 차를 구하는 재료이고 그 차가 동작신호이며, 동작신호는 제어요소의 입력, 조작량은 제어요소의 출력이다. 검출부·비교부는 제어계에 들어 있어도 제어요소가 아니다.

제어요소는 조절부와 조작부로 구성된다(2012-03-04 시행 65번 · 2015-03-08 시행 65번). 「비교부와 검출부」「검출부와 조작부」「검출부와 조절부」는 모두 검출부나 비교부가 들어 있어 제어요소가 아니다. 검출부는 제어대상의 상태를 재는 부분이고 비교부는 목표값과 비교하는 부분이다.
「기준 입력과 주궤환량의 차로서 제어 동작을 일으키는 신호」(2011-06-12 시행 65번 · 2017-05-07 시행 61번)는 동작신호이다. 조작신호는 제어요소가 동작신호를 받아 제어대상에 보내는 신호이고, 주궤환 신호는 출력을 검출해 비교하는 자리로 되돌려 보내는 신호이며, 기준입력 신호는 목표값으로 차를 구할 때 쓰는 한쪽 신호이다.
신호 이름은 흐르는 자리로 판별한다. 비교하는 자리 바로 뒤가 동작신호, 제어요소 뒤가 조작량, 제어대상 뒤가 제어량이다. 동작신호는 제어요소의 입력 쪽 신호이고 조작량은 출력 쪽 신호이다. 조작신호는 조절부가 동작신호를 바꿔 조작부에 보내는 신호로 설명하기도 하고(2011-06-12 시행 65번), 제어요소가 동작신호를 받아 제어대상에 보내는 신호로 설명하기도 한다(2017-05-07 시행 61번).

체크리스트 더 보기 3개 더체크리스트 접기

제어장치의 출력이면서 제어대상의 입력인 신호(2017-08-26 시행 66번), 또는 제어요소가 제어대상에 주는 양(2021-05-15 시행 62번)은 조작량이다. 목표값은 원하는 값, 제어량은 제어대상의 출력, 동작신호는 목표값과 되먹임 신호의 차이로 조작량이 아니다. 궤환량은 출력을 입력 쪽으로 되돌려 주는 신호이다.
프로세스 제어계의 요소를 짝짓는다(2018-04-28 시행 69번). 노는 제어대상, 열전대는 온도를 전압 신호로 바꾸는 센서이므로 검출부, 밸브는 공급량을 바꾸는 조작부, 증폭기는 신호를 키워 보내는 조절부 쪽 요소이다. 노·밸브·증폭기는 검출부가 아니다.
블록선도의 구간 이름을 순서대로 붙인다(2022-03-05 시행 69번). 기준입력요소가 내놓아 합산점으로 들어가는 신호는 기준입력, 합산점에서 되먹임과 비교해 나온 신호는 동작신호, 제어요소가 내놓아 제어대상에 들어가는 신호는 조작량이다. 제어대상을 지나 검출부로도 갈라지는 지점의 신호는 제어량이다.

5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다

2012년 1차 회로이론 및 제어공학 65번 — 제어요소를 이루는 부분자동제어계의 기본적 구성에서 제어요소는 무엇으로 구성되는가?옳은 것 고르기해설 보기 →2017년 2차 회로이론 및 제어공학 61번 — 기준입력과 주궤환량의 차기준 입력과 주궤환량과의 차로서, 제어계의 동작을 일으키는 원인이 되는 신호는?옳은 것 고르기해설 보기 →2018년 2차 회로이론 및 제어공학 69번 — 노 온도 제어의 검출부노내 온도를 제어하는 프로세스 제어계에서 검출부에 해당하는 것은?옳은 것 고르기해설 보기 →