5급 기술고시 공채(기술) 공정제어설계 [2013년 제4문] 문제풀이

1. 문제

문제는 공정제어설계에 관한 것으로 주어진 시스템과 관련된 제어 목표 및 요구사항을 만족하는 제어기를 설계하는 내용이다. 제어 시스템의 기본 요소인 동적인 시스템, 입력 신호, 출력 신호, 그리고 이를 사용하는 피드백 루프에 대한 이해가 필요하다. 문제는 특정한 공정의 물리적인 특성과 제어 목표를 기반으로 하여, 설계자가 어떤 종류의 제어기를 사용해야 하는지, 그리고 해당 제어기의 파라미터를 어떻게 설정해야 하는지를 묻고 있다. 문제는 주어진 시스템이 형태적으로 전달함수(Transfer Function)로 표현되며, 시스템의 성질을 파악하기 위해 주파수 응답, 과도응답 및 정상 상태 응답에 대한 분석이 요구된다. 이 과정에서 안정성, 응답 속도, 정착 오차 등과 같은 제어 지표들을 고려해야 하며, 이들은 모두 최적의 제어 설계에 영향을 미칠 수 있는 중요한 요소들이다. 또한, 시스템의 외란이나 매개변수의 변동에 대한 저항성을 갖춘 robust control을 염두에 두고 설계하는 것이 바람직하다. 주어진 공정의 특성에 대해 이해하고 분석하는 것은 중요한 첫 단계이다. 시스템 동역학의 모델링이 이루어진 후, 이를 바탕으로 제어기를 설계해야…