강의실/10 — 신호와 안정성
CHAPTER 10 / 신호와 안정성

신호를 따라가며 블록을 줄이다

연결을 바꾸기 전에 직렬·병렬·귀환 출력을 예측하세요. 이어 H만 1에서 2로 바꾸면 피드백은 어느 오차를 줄일까요?

01 / 직관부터

먼저 그려 보기

이 실험에서 블록은 무차원 상수 이득이며 출력은 즉시 정해집니다. r=1, G₁=2, G₂=3으로 두면 직렬의 중간 신호는 2, 출력은 6입니다. 병렬에서는 두 블록이 같은 입력을 받아 출력을 더하므로 5입니다. 숫자가 같아도 연결 방식이 바뀌면 다른 시스템입니다.

02 / 핵심 개념

모델이 말하는 것

음의 피드백은 e=r−Hy, y=G₁G₂e입니다. 대입하면 e(1+G₁G₂H)=r, 따라서 y/r=G₁G₂/(1+G₁G₂H)입니다. 기본 이득·H=1에서 e=1/7, y=6/7입니다. 루프 곱 L=G₁G₂H=6과 폐루프 이득 6/7은 다릅니다.

관계식Series: G₁G₂ · Parallel: G₁+G₂ · Negative feedback: G₁G₂/(1+G₁G₂H)

영 초기조건의 호환되는 SISO 전달함수도 직렬 곱·병렬 합·귀환 연립식이 같습니다. 동적 블록에는 극점·위상 지연이 있으며 이 정적 실험은 안정성을 판단하지 않습니다. 합산점·분기점을 옮길 때는 이득 보정이 필요합니다. 불안정한 내부 모드를 식에서 상쇄했다고 실제 구현이 안정한 것은 아닙니다.

01 / 차근차근

공식보다 신호부터 쓰기

이 실험에서 블록은 무차원 상수 이득이며 출력은 즉시 정해집니다. r=1, G₁=2, G₂=3으로 두면 직렬의 중간 신호는 2, 출력은 6입니다. 병렬에서는 두 블록이 같은 입력을 받아 출력을 더하므로 5입니다. 숫자가 같아도 연결 방식이 바뀌면 다른 시스템입니다.

02 / 차근차근

연립방정식으로 귀환 닫기

음의 피드백은 e=r−Hy, y=G₁G₂e입니다. 대입하면 e(1+G₁G₂H)=r, 따라서 y/r=G₁G₂/(1+G₁G₂H)입니다. 기본 이득·H=1에서 e=1/7, y=6/7입니다. 루프 곱 L=G₁G₂H=6과 폐루프 이득 6/7은 다릅니다.

03 / 차근차근

센서는 무엇을 추종하는지 바꾼다

H를 2로 올리세요. 루프가 줄이는 것은 r−Hy이지 반드시 r−y는 아닙니다. 전방 이득이 크면 Hy가 r에 가까워져 y는 r/H에 접근합니다. 알려진 센서 이득은 기준값 스케일로 보정할 수 있습니다. 합산점 신호를 물리 추종 오차로 그대로 해석하는 실수를 피하도록 두 오차를 표시합니다.

04 / 차근차근

상수에서 동역학으로

영 초기조건의 호환되는 SISO 전달함수도 직렬 곱·병렬 합·귀환 연립식이 같습니다. 동적 블록에는 극점·위상 지연이 있으며 이 정적 실험은 안정성을 판단하지 않습니다. 합산점·분기점을 옮길 때는 이득 보정이 필요합니다. 불안정한 내부 모드를 식에서 상쇄했다고 실제 구현이 안정한 것은 아닙니다.

03 / 직접 연결하기

실험과 연결

연결을 바꾸기 전에 직렬·병렬·귀환 출력을 예측하세요. 이어 H만 1에서 2로 바꾸면 피드백은 어느 오차를 줄일까요?

개념 실험 열기
주의

영 초기조건의 호환되는 SISO 전달함수도 직렬 곱·병렬 합·귀환 연립식이 같습니다. 동적 블록에는 극점·위상 지연이 있으며 이 정적 실험은 안정성을 판단하지 않습니다. 합산점·분기점을 옮길 때는 이득 보정이 필요합니다. 불안정한 내부 모드를 식에서 상쇄했다고 실제 구현이 안정한 것은 아닙니다.

이해 확인+

연결을 바꾸기 전에 직렬·병렬·귀환 출력을 예측하세요. 이어 H만 1에서 2로 바꾸면 피드백은 어느 오차를 줄일까요?

H를 2로 올리세요. 루프가 줄이는 것은 r−Hy이지 반드시 r−y는 아닙니다. 전방 이득이 크면 Hy가 r에 가까워져 y는 r/H에 접근합니다. 알려진 센서 이득은 기준값 스케일로 보정할 수 있습니다. 합산점 신호를 물리 추종 오차로 그대로 해석하는 실수를 피하도록 두 오차를 표시합니다.