화공기사 2015년 2회 기출 풀이(51번,52번,53번,54번,55번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 51번, 52번, 53번, 55번

51. Laplace 변환된 형태가 와 같은 경우, 역 Laplace 변환을 구하면?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 4번

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괜히 계산만 복잡한 문제다.

부분분수 전개만 틀리지 말고 잘 해보자.

중근의 경우임을 유의해서 아래와 같이 써보자.

우변을 통분해서 좌변과 우변의 분모가 같다라고 식을 쓰면,

라플라스 역변환이 어렵진 않으니 생략하겠다.

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52. 그림과 같은 계의 총괄 전달함수는?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 2번

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내부에 있는 폐루프 전달함수를 먼저 계산해보면,

(피드백이 꽂히는 부호에 주의한다.)

내부의 폐루프는 1/2s 로 치환할 수 있으니 문제가 간단해졌다.

전체 폐루프의 전달함수는,

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53. 다음 중 과소감쇠진동공정(underdamped process)의 전달함수를 나타낸 것은?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 3번

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일단 1,2번은 극점에 허수부가 없으니 진동이 아니다.

과소감쇠면 ζ < 1 이다.

3,4번 보기에서 τ=1 이다.

3번에서 2ζτ = 0.5 , ζ = 0.25

4번에서 2ζτ = 5.0 , ζ = 2.5

3번이 답이다.

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54. 제어기 설계를 위한 공정모델과 관련된 설명으로 틀린 것은?

 ① PID 제어기를 Ziegler-Nichols 방법으로 조율하기 위해서는 먼저 공정의 전달함수를 구하는 과정이 필수로 요구된다.

 ② 제어기 설계에 필요한 모델은 수지식으로 표현되는 물리적 원리를 이용하여 수립될 수 있다.

 ③ 제어기 설계에 필요한 모델은 공정의 입출력 신호만을 분석하여 경험적 형태로 수립될 수 있다.

 ④ 제어기 설계에 필요한 모델은 물리적 모델과 경험적 모델을 혼합한 형태로 수립될 수 있다.

정답 : 1번

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Ziegler-Nichols 제어기 설정 방법에는 크게 두 가지가 있는데

하나는 블록선도를 알고 있을 때,

"제어기를 제외한" open loop 의 bode 선도를 작성하여 로부터

ultimate gain() 을 구하는 것이다.

두번째는 현장에서 직접 제어기 이득값을 바꿔가면서 실험적으로 

응답이 지속적으로 진동할 때의 이득값인 ultimate gain() 을 구하는 것이다.

ultimate gain()은 발산과 수렴의 경계라고 보면 되겠다.(지속적으로 진동)

이 때의 주기가 ultimate period() 이다.

1번 : 두번째 방법을 사용할 때는 전달함수를 몰라도 된다.

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55. 앞먹임 제어(feedforward control)의 특징으로 옳은 것은?

 ① 공정모델값과 측정값과의 차이를 제어에 이용

 ② 외부교란변수를 사전에 측정하여 제어에 이용

 ③ 설정점(set point)을 모델값과 비교하여 제어에 이용

 ④ 공정의 이득(gain)을 제어에 이용

정답 : 2번

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2번 : Feedforward 제어의 가장 큰 특징이다.

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