제1과목 · 자동제어 이론
P·I·D 제어동작
관련 용어와 작동 원리, 개념별 차이를 먼저 이해한 뒤 연결 문제를 직접 풀고 제출 후 보기별 근거를 확인합니다. 흩어진 5개 세부 개념을 하나의 학습 흐름으로 묶었습니다.
Concept
개념
P·I·D는 서로 떨어진 세 개의 암기 항목이 아니라, 제어편차를 어떤 방식으로 조작량에 반영할지 정하는 한 묶음이다. P는 현재 편차, I는 지금까지 누적된 편차, D는 편차가 변하는 속도를 사용한다.
제어편차를 라고 하면 PID 제어기의 조작량은 로 표현할 수 있다. 실제 조정에서는 응답속도·정상상태 편차·오버슈트·진동·측정 잡음을 함께 보며 세 항의 비중을 맞춘다.
Response graph
같은 설정값 변화에 대한 P·PI·PID 응답 비교
곡선은 실제 튜닝 결과가 아니라 각 제어동작의 대표 경향을 비교하기 위한 정성적 그래프입니다. 공정 지연과 게인에 따라 실제 모양은 달라집니다.
Compare
개념별 역할과 차이
| 구분 | 무엇을 보는가 | 역할 | 주요 효과 | 주의점 |
|---|---|---|---|---|
| P 제어 | 현재 편차 e(t) | 지금 벌어진 오차에 즉시 비례해 조작량을 만든다. | 응답을 빠르게 만들고 기본적인 추종 능력을 만든다. | P만으로는 정상상태 편차가 남을 수 있고, 게인이 지나치면 진동·오버슈트가 커진다. |
| I 제어 | 편차의 시간 누적 | 작게 남아 있는 편차도 계속 누적해 조작량을 보탠다. | P 제어 뒤에 남는 정상상태 편차를 제거한다. | 적분이 지나치면 응답이 느려지고 오버슈트·적분 와인드업이 커질 수 있다. |
| D 제어 | 편차의 변화율 de(t)/dt | 오차가 빠르게 변하는 방향을 미리 보고 제동 성분을 만든다. | 급격한 변화와 오버슈트를 줄이고 감쇠·안정성을 보완한다. | 측정 잡음을 크게 증폭할 수 있어 필터와 함께 쓰며, 보통 D 단독보다 PD·PID로 사용한다. |
| PI·PID | 현재값+누적값(+변화율) | P를 기본으로 I와 D의 장점을 필요한 만큼 결합한다. | 빠른 응답, 편차 제거, 진동 억제 사이의 균형을 맞춘다. | 모든 항을 크게 하면 좋아지는 것이 아니며 공정 지연·센서 잡음·액추에이터 한계를 반영해 조정한다. |
Concept lab
직접 바꾸며 원리 확인하기
학습 목표
P·I·D 각 항이 현재 편차, 누적 편차, 변화율 중 무엇에 반응하며 어떤 부작용을 만드는지 비교할 수 있다.
해볼 일
세 항의 상대적인 크기를 바꾸고 응답속도, 정상편차, 오버슈트와 측정 잡음에 미치는 정성적 경향을 비교하세요.
막히면 힌트를 한 단계씩 확인하세요
힌트는 정답 대신 관찰 지점과 판단 규칙을 알려줍니다.
이 활동은 개념의 방향을 비교하는 탐색 도구이며 현장 설정값이나 정량 설계 결과를 제공하지 않습니다.
같은 판단을 연습하는 연결 문제 3개 풀기Field application증상에서 출발하는 실무 적용펼쳐보기접기
설정값을 바꿨는데 현재값이 너무 느리게 따라온다.
- 우선 검토
- P 제어
- 확인·조정
- 현재 편차에 대한 비례 응답을 확인하고, 진동이 생기지 않는 범위에서 비례게인을 조정한다.
- 주의
- 게인을 무조건 높이지 말고 밸브 포화·공정 지연·오버슈트를 함께 본다.
응답은 안정됐지만 목표값과 실제값 사이에 작은 편차가 계속 남는다.
- 우선 검토
- I 제어
- 확인·조정
- 남은 편차를 누적해 없애도록 적분동작을 보강하고 정상상태 편차의 감소 추세를 확인한다.
- 주의
- 액추에이터 포화 중 적분값이 계속 쌓이는 와인드업과 긴 정착시간을 확인한다.
부하가 급변할 때 오버슈트와 진동이 커지고 목표값을 여러 번 넘나든다.
- 우선 검토
- D 제어
- 확인·조정
- 편차 변화율에 대한 제동 성분을 보강해 급격한 움직임과 오버슈트를 줄인다.
- 주의
- 센서 신호에 고주파 잡음이 많으면 D가 잡음까지 증폭하므로 필터·샘플링 상태를 먼저 점검한다.
Deep dive
세부 개념으로 들어가기
Past exam practice
기출 문제 풀기
개념을 확인했다면 실제 CBT 문제를 바로 풀어보세요. 답안을 제출하면 페이지 이동 없이 정오답과 풀이가 열립니다. 처음 3개부터 보여주며 정답은 제출 전까지 전송하지 않습니다.
Exam traps
연결 문제로 확인하는 시험 함정
아래에서는 문제와 보기만 미리 보여 줍니다. 정답·해설·보기별 근거는 답을 제출한 뒤에만 공개되므로, 먼저 직접 판단하고 풀이 화면에서 확인하세요.
입력 또는 편차에 비례하는 크기의 출력을 내는 제어동작은?
- 1비례제어
- 2적분제어
- 3미분제어
- 4ON-OFF제어
PID 제어에서 정상상태 편차를 제거하는 역할을 하는 동작은?
- 1비례제어
- 2미분제어
- 3증폭기만
- 4적분제어
제어편차의 변화율에 비례하여 조작량을 만드는 제어동작은?
- 1D 동작
- 2P 동작
- 3I 동작
- 4ON-OFF 동작
폐회로 제어에서 설정값과 피드백 변수의 비교연산 결과로 발생하는 값은?
- 1외란
- 2기준값
- 3목표값
- 4제어편차
비례게인 Kc와 비례대 PB(%)의 관계는?
- 1Kc=PB
- 2Kc=PB/100
- 3Kc=100×PB
- 4Kc=100/PB
Step 3 · Exam practice
실전 유사 문제 풀기
개념과 실제 기출 표현을 확인했다면 이제 직접 답을 고르세요. 제출 후 정답 근거, 모든 보기의 설명, 오답 원인과 복습할 개념까지 이어집니다.
검수된 공개 문제만 표시하며, 답을 제출하기 전에는 정답과 해설을 전송하지 않습니다.