왜 피드백인가?
제어기는 원하는 값과 실제 값을 비교하고 그 차이를 바탕으로 행동합니다.
먼저 그려 보기
피드백 없는 정속 주행은 스로틀을 고정합니다. 언덕에서 속도가 바뀌어도 반응하지 못하죠. 피드백이 있으면 측정된 속도가 명령을 바꾸어 오차를 줄입니다.
모델이 말하는 것
음의 피드백에서 목표 r과 측정 출력 y의 차이가 오차 e=r−y입니다. 제어기 C는 e를 입력 u로, 대상 P는 u를 출력 y로 바꿉니다. 외란은 별도로 대상에 들어옵니다. 피드백은 외란을 억제할 수 있지만 센서 잡음·지연·구동기 한계 때문에 무조건 강한 제어가 좋지는 않습니다.
e(t)=r(t)-y(t), u(t)=C[e](t)빼기 부호가 귀환 방향입니다. 이를 바꾸면 루프의 성격이 크게 달라집니다.
서로 다른 네 신호 따라가기
목표 r은 원하는 값, 측정 출력 y는 센서가 보고한 값, 오차 e=r−y는 둘의 차이, 실제 입력 u는 구동기가 전달한 값입니다. 부하 토크는 목표와 별도로 대상에 작용하고 센서 잡음은 제어기가 본 값을 바꿉니다. 경로에 이름을 붙이면 모든 변화를 목표 변경으로 오해하지 않게 됩니다.
음의 피드백은 측정 출력을 뺍니다. 부하로 속도가 떨어지면 오차가 커지고 제어기는 전압을 더 요구할 수 있습니다. 실제 복구는 대상과 전압 한계에 달렸으며 피드백 부호만으로 보장할 수 없습니다.
실험과 연결
모터의 부하 토크를 올려 보세요. 개루프 전압은 고정되어 속도가 떨어집니다. 속도 제어기는 양의 오차를 감지해 전압을 올리지만 전압 한계에 막힐 수 있습니다.
모터 부하 펄스 실험조작하기 전에 먼저 예측해 보세요.
- 예측부하가 들어올 때 무엇이 먼저 달라질까요?
- 한 가지 변경모터 결과를 고정하고 유한한 부하 펄스만 추가하세요.
- 관찰하나의 커서로 속도·오차·요구 전압·실제 전압을 따라가세요.
- 설명변화 순서를 설명하고 포화 구간이 있다면 짚으세요.
피드백이 물리적 한계를 없애지는 못합니다. 포화된 구동기는 제어기가 요구한 힘을 더 낼 수 없습니다.
이해 확인+
부하가 모터를 갑자기 늦추면 속도 피드백 루프에서 무엇이 먼저 변할까요?
측정 출력이 떨어지고 오차가 커진 다음 제어기 명령이 증가합니다.