화공기사 2017년 4회 기출 풀이(41번,*42번,43번,44번,45번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 41번, 43번, 44번, 45번

41. 다단제어에 대한 설명으로 옳은 것은?

 ① 종속제어기 출력이 주제어기의 설정점으로 작용하게 된다.

 ② 종속제어루프 공정의 동특성이 주제어루프 공정의 동특성보다 충분히 빠를수록 바람직하다.

 ③ 주제어루프를 통하여 들어오는 외란을 조기에 보상하는 것이 주 목적이다.

 ④ 종속제어기는 빠른 보상을 위하여 피드포워드 제어알고리즘을 사용한다.

 정답 : 2번

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https://for-freeedom.tistory.com/22 (Cascade 제어 설명)

다단제어 = Cascade 제어

Cascade 제어는 Master Loop(주제어루프) 안에 Slave Loop(종속제어루프)가 구성되어 있는 제어 방법이다.

조작변수(manipulated variable)에 생기는 외란을 control 할 수 있다!

(Feedfoward, Feedback 은 조작변수에 생기는 외란을 control 못함)

1. 이 때 주제어기 출력이 종속제어기의 설정점(set point)로 작용하게 된다.

2. 종속제어루프 공정의 동특성(응답 시간)이 주제어루프 공정의 동특성보다 최소 3배 이상 빠르다.

3. 조작변수(manipulated variable)의 외란을 slave loop에서 빠르게 보상한다.

4. 두 Loop 모두 Feedback control loop이다.

또한 시간 지연이 큰 공정에 적합하다.

ex. 발열 반응 반응기의 Jacket water system (열전달 시간이 오래걸려 시간 지연이 큼)

Master loop : 반응기 온도 control

Slave loop : Jacket 온도 control 

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42. 피드포워드(feedforward) 제어에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

 ① 화학공정제어에서는 lead-lag 보상기로 피드포워드 제어기를 설계하는 일이 많다.

 ② 피드포워드 제어기는 폐루프 제어시스템의 안정도(stability)에 주된 영향을 준다.

 ③ 일반적으로 제어계 설계시 피드포워드 제어는 피드백 제어기와 함께 구성된다.

 ④ 피드포워드 제어기의 설계는 공정의 정적 모델, 혹은 동적 모델에 근거하여 설계될 수 있다.

정답 : 2번

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Feedforward 제어는 외란을 측정하여 선제적으로 대응하는 제어라고 보면된다.

때문에 외란이 반드시 측정되어야 한다. (불가능하면 사용하지 못함)

1. lead-lag compensator(앞섬-뒤짐 보상기) 에 관한 설명

  (잘은 이해하지 못했지만 Feedforward에 대한 설명, 위키에도 나옴)

2. 아마도 Feedback 제어의 설명을 써놓은 게 아닌가 싶다.

3. Offset 때문에 Feedback 제어기와 함께 구성

4. 정적모델(Steady state model), 동적모델(dynamic model) 모두 가능

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43. 어떤 압력측정장치의 측정범위는 0~400psig, 출력 범위는 4~20mA 로 조정되어 있다. 이 장치의 이득을 구하면 얼마인가?

 ① 25mA/psig

 ② 0.01mA/psig

 ③ 0.08mA/psig

 ④ 0.04mA/psig

정답 : 4번

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출력 / 입력 = (20-4) mA / (400-0)psig = 0.04 mA/psig

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44. 다음 그림의 펄스 Laplace 변환은?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 1번

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주어진 함수는 두 함수의 합성함수로 생각할 수 있다.

첫번째는 크기가 A인 단위계단함수 Au(t)

두번째는 Au(t)가 m만큼 시간지연된 함수 Au(t-m)

f(t) = Au(t) - Au(t-m)

라플라스 변환해주면,

A/S - Aexp(-ms)/S

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45. 비례 - 미분제어장치의 전달함수의 형태를 옳게 나타낸 것은?

(단, K 는 이득, τ 는 시간정수이다.)

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 3번

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기본적인 내용이므로 반드시 알고 넘어가자.

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