화공기사 2015년 1회 기출 풀이(46번,47번,48번,49번,50번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 47번, 49번, 50번

46. 적분공정(G(s)=1/s)을 제어하는 경우에 대한 설명으로 틀린 것은?

 ① 비례제어만으로 설정값의 계단변화에 대한 잔류오차(offset)를 제거할 수 있다.

 ② 비례제어만으로 입력외란의 계단변화에 대한 잔류오차(offset)를 제거할 수 있다.(입력외란은 공정입력과 같은 지점으로 유입되는 외란)

 ③ 비례제어만으로 출력외란의 계단변화에 대한 잔류오차(offset)를 제거할 수 있다.(출력이란은 공정출력과 같은 지점으로 유입되는 외란)

 ④ 비례-적분제어를 수행하면 직선적으로 상승하는 설정값 변화에 대한 잔류오차(offset)를 제거할 수 있다.

정답 : 2번

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(= 18년 4회 44번)

17년 4회 58번 (https://for-freeedom.tistory.com/123)

과 같은 개념을 묻고 있다.

적분공정은 자체적으로 적분제어의 기능을 하는데

중요한 점은

적분공정 앞에 있는 외란에 대해서는 offset을 제거할 수 없고,

뒤에 있는 외란에 대해서는 offset을 제거할 수 있다.

직관적으로 생각되는 것과 반대라 혼란스러울 수 있지만 알아두자.

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47. 제어기의 와인드업(windup) 현상에 대한 설명 중 잘못된 것은?

 ① 이 문제를 해소하기 위한 기능은 anti-windup 이라 부른다.

 ② Windup 이 해소되기까지 제어기는 사실상 제어 불능 상태가 된다.

 ③ 제어기의 출력이 공정으로 바르게 전달되지 못할 때에 나타나는 현상이다.

 ④ 제어기의 미분동작과 관련된 현상이다.

정답 : 4번

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Reset windup 이란 적분제어에서 발생하는 문제로,

오차의 적분값이 커지다가 공정입력의 물리적 한계를 넘어서게 되면

제어기의 출력은 한계치에 머물고, 적분값은 누적된다.

(누적된 적분값이 해소되기 전까지 제어 불능 상태가 된다.)

이 때 작동하는 방지법이 anti reset windup 이다.

offset을 없애는 동작은 적분동작이다.

anti reset windup 은 windup 현상을 없애는 동작이다.

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48. 다음 중 1차계공정()의 특성이 아닌 것은?

 ① 자율공정이다.

 ② 단위계단 입력의 경우, 공정출력의 초기의 기울기 이다.

 ③ 공정이득이 증가하면 진동한다.

 ④ 최종치의 63.2%에 도달할 때까지 걸린 시간이 시간상수이다.

정답 : 3번

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1번 : 자율공정은 또 뭘까? pass..

2번 : 단위계단 응답을 직접 구해보자.

를 라플라스 역변환하면, 

한 번 미분하고 0을 대입하면,

 

3번 : 1차계는 공정이득이 증가해도 진동하지 않는다.

(위 y(t) 에서 K 값을 늘릴 때 y(t)가 어떻게 변하는 지 생각해보자.)

4번 :  식에 t=τ 일 때 y 를 계산해 보아도 좋지만

자주 나오므로 63.2% 라는 숫자를 외워두는 것도 좋다.

하지만 t=2τ, 3τ 일 때 몇 % 인지 묻는 문제가 나오기도 하므로, 계산할 줄도 알아야 한다. 

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49. 1차계의 단위계단응답에서 시간 t 가 2τ 일 때 퍼센트 응답은 약 얼마인가?

(단, τ 는 1차계의 시간상수이다.)

 ① 50%

 ② 63.2%

 ③ 86.5%

 ④ 95%

정답 : 3번

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여기 바로 그 문제가 나왔다..

에서  t=2τ 를 대입하면,

86.5% 이다.

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50. 그림과 같은 닫힌루프계에서 입력 R 에 대한 출력 Y 의 전달함수는?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 4번

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기본적인 블록선도 문제이다.

간단하게 

R과 Y 사이의 전달함수 / (1 + 개회로전달함수)

로 구할 수 있다.

정석대로 가면,

(R-YGm)*GcGp = Y

RGcGp-YGcGpGm = Y

RGcGp = Y(1+GcGpGm)

Y/R = GcGp/(1+GcGpGm)

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