1. 컨트롤러 (Controller) 이란?
ㅇ 시스템을 원하는 상태로 유지하거나 조정하는 역할을 하는 장치 또는 알고리즘
2. [제어이론] 제어 (Control) 또는 보상 (Compensation)
ㅇ 적당한 성능을 얻기위해, 제어시스템을 변화, 조정하는 것
- 주로, 제어시스템에 적절한 제어 요소를 삽입함으로써 실현됨
3. [제어이론] 제어 요소 (Controlled Element)
ㅇ 시스템 전체 특성을 고려하여 제어 신호를 만들어내며 제어 동작을 수행하는 요소
- 공정(Controlled Process)에서 원하는 출력을 얻도록 안정되게 유지시키는 요소
ㅇ 제어요소의 역할 : 제어 신호를 조작량으로 변환시킴
ㅇ 제어요소의 구성 ☞ 제어 용어 참조
- 조절부 (Controlling Means) : 차이가 생긴 제어 신호를 적절히 조절하여 조작부에 전달
- 조작부 (Final Control Element, Actuator) : 제어 대상을 직접 구동시키는 장치
- 검출부 (Detecting Element, Sensor) : 제어 대상 출력값을 검출하여 조절부에 전달하는 부분
4. [제어이론] 조절부 (Controlling Means)
ㅇ 제어기 (Controller, Control Device)
- 광의, 전체 특성을 고려하여 제어를 수행하는 장치/시스템
- 협의, 실제 제어 신호를 계산하는 구성 요소
* 한편, 컴퓨터 제어기는, ☞ I/O 제어기 참조
ㅇ 보상기 (Compensator)
- 주로, 위상 특성 일부를 적절히 바꾸기 위해 추가되는 장치
- 또는, 적정한 제어 성능을 얻기위해 제어기에 새로이 추가되는 제어 요소를 일컫기도함
5. [제어이론] 적절한 제어기를 위한 고려사항 및 성능 개선 방안
ㅇ 고려 사항
- (유한 응답) 시스템 출력은 모든 유한한 외부 입력과 초기 조건에 대해 유한하게 유지 필요
- (명령 추종) 시스템 출력이 원하는 대로 동작해야 함
- (극점 위치) 시스템의 극점은 원하는 위치에 있어야 함
- (과도 응답) 과도 응답 동안 상승 시간은 짧아야 함
- (정상 오차) 정상 상태에서 오차는 가능한 한 작아야 함
- (강건성) 폐루프 시스템은 강건해야 함 (즉, 조건 변화와 프로세스 오류에 덜 민감해야 함)
ㅇ 성능 개선 : 루프 이득(루프 전달함수)의 형태를 변경하는 방법
* 주로, 과도응답 및 정상상태오차 개선을 위해, 보상 배치됨
- 제어기에 의한 성능 개선 例
. 과도응답 개선
.. 통상, 미분 제어 첨가 등 제어기에 의한 극점의 적절한 배치를 통해 달성
. 정상상태오차 개선
.. 통상, 순방향 경로에 적분 제어 첨가 및 비례 이득 계수를 통해 달성
6. [제어이론] 제어기 설계 (Controller Design) ☞ 제어시스템 설계 참조
ㅇ 제어기 배치 형태 및 제어기 파라미터의 결정
7. [제어이론] 제어기 배치 형태 : `제어 보상 형태` = `제어기 배치 연결 형태`에 따른 구분
ㅇ 종속 제어(직렬 보상) (Cascade Compensation)
- 적당한 전달함수를 갖는 전달요소를 직렬로 삽입하는 방법
ㅇ 궤환 제어(피드백 보상) (Feedback Compensation)
- 적당한 전달함수를 갖는 전달요소를 피드백시켜 가하는 방법
ㅇ 출력 제어(보상) (Output Compensation)
ㅇ 입력 제어(보상) (Input Compensation)
8. [제어이론] 제어기 구분 : 제어 방식에 따른 구분
ㅇ PID 제어기 (PID Controller)
- 비례(Proportional), 적분(Integral), 미분(Derivative) 제어를 포함하여,
시스템의 다양한 요구 사항을 충족하기 위해 사용
ㅇ 위상 보상기 (Phase Compensator)
- 위상 보상 (진상, 지상) 요소를 결합하여 사용하는 제어기