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노트 / 제어공학

시간 응답: 오버슈트, 정착 시간, 정상상태 오차

계단 입력을 줬을 때의 응답 모양으로 제어 성능을 말합니다. 사양서에 적히는 숫자들의 의미.

GROUND EMBEDDED · 정리 노트제어공학 05시간 응답지표의미상승 시간최종값의 10%에서 90%까지오버슈트최종값을 넘어선 최대 비율 (%)

지표

지표 의미
상승 시간 최종값의 10%에서 90%까지
오버슈트 최종값을 넘어선 최대 비율 (%)
정착 시간 최종값의 ±2% (또는 5%) 안에 머물기 시작하는 시간
정상상태 오차 충분히 시간이 지난 뒤 남은 오차

2차 시스템과의 관계

  • 감쇠비 ζ가 작을수록 오버슈트가 큼 (ζ = 0.7이면 약 5%)
  • 고유 주파수 ωn이 클수록 빠름

"오버슈트 5% 이하, 정착 시간 200ms 이하" 같은 사양이 있으면 ζ와 ωn의 목표가 정해지고, 그에 맞게 게인을 정합니다.

정상상태 오차

P 제어만 쓰면 부하가 걸린 모터는 목표 속도보다 조금 낮은 곳에서 멈춥니다. 오차가 있어야 출력이 나오기 때문입니다. 적분(I) 항이 오차를 누적해 이 차이를 없앱니다.

측정

실제 보드에서는 목표를 계단으로 바꾸고 출력을 로그로 남겨(텔레메트리) 그래프를 그립니다. 시뮬레이션 응답과 겹쳐 보면 모델과 실제의 차이가 보입니다.