단원 5 · 전기기사

5. 제어공학 — 라플라스·블록선도·시스템

피드백메이슨 공식특성방정식 근루스-허위츠나이퀴스트보드선도PID 제어샘플 데이터 제어📌 출제

5. 제어공학 — 라플라스·블록선도·시스템

라플라스 변환

f(t)F(s)
1 (단위계단)1/s
t1/s²
e^(-at)1/(s+a)
sin(ωt)ω/(s²+ω²)
cos(ωt)s/(s²+ω²)
δ(t) (임펄스)1

전달함수 G(s)

  • G(s) = Y(s)/X(s) (출력/입력 비)
  • 1차 시스템: G(s) = K/(τs+1). 시정수 τ
  • 2차 시스템: G(s) = ωn²/(s² + 2ζωn·s + ωn²). 감쇠비 ζ

블록선도·신호흐름

  • 직렬: G₁G₂
  • 병렬: G₁+G₂
  • 피드백: G/(1±GH)
  • 메이슨 공식: 신호흐름선도

안정성·근궤적

  • 특성방정식 근: 좌반평면 → 안정 / 우반평면 → 불안정 / 허수축 → 임계
  • 루스-허위츠: 표 작성, 첫 열 부호 변화 = 우반평면 근 수
  • 나이퀴스트: 개루프 → 폐루프 안정성
  • 보드선도: 이득여유·위상여유

제어 종류

  • PID 제어: 비례+적분+미분
  • P: 빠른 응답, 정상편차 X 제거 / I: 정상편차 0 / D: 오버슈트 ↓·진동 ↓
  • 샘플 데이터 제어: 이산 시스템·z-변환
📌 출제: 라플라스 + 전달함수 + 안정성.