20.4 : 피드백의 효과

제어 시스템의 피드백은 다양한 운영 매개변수를 형성하는 데 중요한 역할을 하며, 단순한 오류 감소를 넘어 안정성, 대역폭, 이득, 임피던스 및 감도에 영향을 미칩니다. 이러한 효과를 이해하려면 정의된 입력, 출력, 오류 및 피드백 신호로 특징지어지는 기본 피드백 시스템을 검토해야 합니다.

피드백은 제어 시스템의 이득을 크게 수정합니다. 피드백이 없는 시스템의 이득은 GH에 1을 더한 계수로 변경되며, 여기서 G는 개방 루프 이득을, H는 피드백 계수를 나타냅니다. 이 변경은 피드백이 주파수 범위에 따라 이득을 증폭하거나 감쇠시킬 수 있음을 의미하므로 전체 시스템 성능에 영향을 미칩니다.

안정성은 피드백의 영향을 받는 또 다른 중요한 측면입니다. 안정성은 시스템이 입력 명령을 정확하게 따르고 제어 가능한 출력을 유지하는 능력을 말합니다. 불안정한 시스템은 입력 명령을 안정적으로 추적할 수 없으므로 불규칙하고 제어할 수 없는 출력이 발생합니다. 피드백은 두 가지 상반된 방식으로 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다. 즉, 처음에 안정된 시스템을 불안정하게 만들거나 불안정한 시스템을 안정화할 수 있습니다. GH의 곱이 -1이면 시스템은 불안정해집니다. 유한한 입력은 무한한 출력을 초래하기 때문입니다. 반대로, 음의 피드백 루프를 통합하면 피드백 이득을 적절히 조정하여 그렇지 않으면 불안정한 시스템을 안정화할 수 있습니다.

이득과 안정성 외에도 피드백은 외부 신호와 노이즈에 대한 시스템의 응답에도 영향을 미칩니다. 교란이 있는 경우 피드백은 이러한 원치 않는 신호의 영향을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 피드백 루프 분모의 계수가 1보다 크고 시스템이 안정적으로 유지되면 노이즈 구성 요소가 효과적으로 감소합니다. 이러한 감소는 원하는 신호의 무결성을 유지하고 외부 간섭에 대한 시스템의 견고성을 보장하는 데 중요합니다.

전반적으로 피드백 메커니즘은 제어 시스템의 성능을 개선하는 데 없어서는 안 될 요소입니다. 엔지니어는 피드백 루프를 신중하게 설계하고 구현함으로써 안정성을 향상시키고 이득을 제어하고 노이즈를 최소화하며 시스템의 응답성과 정확성을 개선할 수 있습니다. 따라서 피드백을 전략적으로 사용하면 다양한 응용 분야에서 현대 제어 시스템의 효능과 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다.