[화공기사] 조작변수(조절변수),외란,제어변수,Feedback 제어

공정제어의 기본적인 변수들을 정리하고, 간단한 Feedback 제어에 대해 알아보자..

아래 그림은 가열로(furnace)의 Feedback 제어를 간략하게 그려놓은 것이다..

가열로는 연료가스를 태워서 발생하는 열로 차가운 oil을 따뜻하게 만들어서 내보낸다.

구성된 feedback 제어의 목적은 나가는 Hot oil의 온도를 일정하게 유지시키는 것이다.

여기서 가열로의 온도는 연료가스의 유량으로 조절한다.

- Feedback 제어 : 제어변수를 측정하고, 이것으로 설정치와 비교하여 오차를 구하여 제어기로부터 신호를 결정하는 제어

 예를들어 제어 목표인 Hot oil의 온도를 측정했는데 목표(set point, 설정점) 보다 낮으면,

제어기가 컨트롤밸브를 조작하여 연료가스의 양을 증대시킨다. 그럼 가열로의 온도가 상승하고,

결과적으로 Hot oil의 온도는 상승한다.

 이게 feedback 제어이다.

 

여러 변수(variables)를 정리해보자.

 

- 입력 변수(Input variables)

 * 조작변수(Manipulated variables)

 * 외란(Disturbances)

 

- 출력 변수(Output variables)

 * 제어변수(controlled variables)

 

입력 변수는 크게 조작변수와 외란으로 나눌 수 있는데

조작변수는 여기서 연료가스의 양이 되겠다. 우리가 공정을 제어하기 위해 조작하는 변수이다.

 * 조절변수라는 용어도 나온다. 나도 지금까지 조절변수와 조작변수가 다른건 줄 알았는데...

  확실하진 않지만 Manipulated variables 이라는 같은 용어로 판단하고 있다. 번역 상에 통일이 안된듯한..

  ㅅㅇㄷ 책에 보면 심지어 두가지 용어가 동시에 등장하는데.. 아무리 봐도 같은 용어이다..

  (혹시 제 말 틀리면 말씀좀 해주세요..)

외란은 우리가 조작할 수 없는 말 그대로 외란이다.

여기서는 유입되는 oil의 유량 또는 온도가 변하는게 외란이 되겠다.

연료가스의 공급압력이 변하는 것도 외란이 되는데

이는 Feedback 제어는 해결못하고, Cascade 제어가 해결할 수 있다.

실제로 이밖에도 수없이 많은 외부 요인(외란)이 있을 것이다.

외란은 측정할 수 있는 외란이 있고, 못하는 외란이 있다.

 

출력 변수에는 제어변수가 있는데 거의 같은 말이라 봐도 되지 싶다.

여기서 Hot oil의 온도를 우리가 control 하니까 Hot oil 온도가 제어변수이다.

 * 피제어변수라고도 하는듯하다(확실하진 않지만 이것도 번역상에 혼란인듯 싶다)