화공기사 2015년 2회 기출 풀이(41번,42번,43번,44번,45번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 41번, 42번, 44번

41. 제어동작에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

 ① 단순한 비례동작제어는 오프셋을 일으킬 수 있다.

 ② 비례적분동작제어는 오프셋을 일으키지 않는다.

 ③ 비례미분동작제어는 공정 출력을 set point 에 유지시키면서 장시간에 걸쳐 계를 정상상태로 이끌어간다.

 ④ 비례적분미분동작제어는 PD동작제어와 PI동작 제어의 장점을 복합한 것이다.

정답 : 3번

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1번 : 적분동작이 오프셋을 제거한다.

2번 : 적분동작이 있기 때문에 오프셋을 일으키지 않는다.

3번 : offset이 있어 set point 로 유지시키지 못한다.

4번 : 그러하다.

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42. 다음 중 cascade 제어에 관한 설명으로 옳은 것은?

 ① 직접 측정되지 않는 외란에 대한 대처에 효과적일 수 없다.

 ② Slave 루프는 master 루프에 비해 느린 동특성을 가져야 한다.

 ③ 외란이 master 루프에 영향을 주기 전에 slave 루프가 외란을 미리 제거할 수 있다.

 ④ Slave 루프를 재튜닝해도 master 루프를 재튜닝할 필요는 없다.

정답 : 3번

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1번 : 효과적일 수 있다. 효과적일 수 없는 것은 feedforward 제어 이다.

2번 : 빠른 동특성을 가져야 외란을 미리 제거할 수 있다.

3번 : 옳은 설명이다.

4번 : 일반적으로 slave 루프를 먼저 튜닝 후 master 루프를 튜닝한다.

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43. 열전대(Thermocouple)와 관계있는 효과는?

 ① Thomson - Peltier 효과

 ② Piezo - electric 효과

 ③ Joule - Thomson 효과

 ④ Van der waals 효과

정답 : 1번

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열전효과(Thermoelectric effect)에 제베크 효과, 펠티에 효과, 톰슨 효과 가 있다.

열과 전기 간의 관계에 관한 내용들이다.

펠티에 효과는,

서로 다른 종류의 도체를 연결하여 회로를 구성하고 전류를 흘려주면

한 쪽 도체의 접합부에서 흡열이 일어나고, 반대쪽 도체의 접합부에서 발열이 일어나는 현상이다.

전류를 흘려주어 열을 옮길 수 있다. 그래서 냉각기 등에 사용된다.

제베크 효과는 그 반대로 열을 가해서 전류를 흐르게 한다.

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44. 다음의 block diagram으로 나타낸 제어계가 안정하기 위한 최대 조건(upper bound)은?

 ① Kc < 13.7

 ② Kc < 14.6

 ③ Kc < 10.4

 ④ Kc < 16.5

정답 : 4번

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특성방정식은,

1+G(open loop) = 0

open loop 전달함수는 한바퀴 돌면서 전달함수를 다 곱해주면 된다.

특성방정식을 정리하면,

routh-array 를 하면,

보기에 없다. upper bound 는 33이 맞다.. 문제 오류인듯 싶다..

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45. 주파수 응답을 이용한 3차계의 안정성을 판정하기 위한 이득 여유에 관한 설명으로 옳은 것은?

 ① 계가 안정하기 위해서는 Bode 선도 중 위상각이 -180도일 때의 진폭비가 1 보다 작아야 하므로 이득 여유는 1 에서 이 때의 진폭비를 뺀 값이 된다.

 ② 계가 안정하기 위해서는 Bode 선도 중 위상각이 -180도일 때의 진폭비가 1 보다 작아야 하지만 로그좌표를 사용하므로 이득 여유는 이 때의 진폭비의 역수가 된다.

 ③ 계가 안정하기 위해서는 Bode 선도 중 위상각이 -180도일 때의 진폭비가 1 보다 커야 하므로 이득 여유는 이 때의 진폭비에서 1 을 뺀 값이 된다.

 ④ 계가 안정하기 위해서는 Bode 선도 중 위상각이 -180도일 때의 진폭비가 1 보다 커야 하지만 로그좌표를 사용하므로 이득 여유는 이 때의 진폭비가 된다.

정답 : 2번

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Bode 안정성 판정에 대한 문제이다.

계가 안정하기 위해서는 개루프 전달함수의 위상각이 -180도일 때 진폭비가 1보다 작아야 한다.

Gain Margin(이득여유)는 이때의 진폭비의 역수이다.

이 내용을 알고있으면 상당수의 Bode 안정성 판정 계산 문제를 풀 수 있다.

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