*창* 스토어

*창*

개인

팔로워0 팔로우

소개

등록된 소개글이 없습니다.

전문분야 등록된 전문분야가 없습니다.

판매자 정보

학교정보

입력된 정보가 없습니다.

직장정보

입력된 정보가 없습니다.

자격증

입력된 정보가 없습니다.

판매지수

판매중 자료수

8개
전체 판매량

63개
최근 3개월 판매량

0개
자료후기 점수

평균B
자료문의 응답률

-

전체자료 8개

전기의 유래

전기의 유래전기 용어의 유래기원전(BC) 600경 그리스 사람들은 장식품으로 사용하던 호박(琥珀)을 헝겊으로 문지르면, 먼지나 실오라기 따위를 끌어당긴다는 것을 알고 있었는데 ,이것이 인간이 최초롤 발견한 전기 현상이다.전기를 영어로 Electricity라고 하는데 이것은 그리스어의 Elektron"에서 유래한 말로 본래는 호박을 의미하고 있다.그리스의 철학자였던 탈레스는 이 불가사의한 호박을 비롯하여 신비의 광석으로 알려졌던 마그네스에 의해 자세히 연구하기도 하였다.마그네스란 쇠를 끌어당기는 검은 돌, 즉 천연의 자석인 자철광을 말한 것으로, 이것은 호박보다도 1천여년전 부터 알려져 있었던 것이다.탈레스는 이러한 광물이 물질을 끌어당기는 영혼이 깃들어 있기 때문이라고 생각했다.탈레스이후 2천여년이 지나서 16세기말에 영국의 엘리지베스 여왕의 시의 였던 W.길버트는 자철광이나 호박에 대하여 여러가지 실험을 한끝에 자기나 마찰 전기에 대하여 알아냈다.이것은 최초의 과학적인 연구로 전기라는 학문은 이때부터 탄생되었다고 할 수 있다.W.길버트는 호박 이외에도 유리,수정,유황등을 마찰시키면 역시 가벼운 물체를 끌어당긴다는 것을 발견 하였다.그는 이러한 현상을 물질이 Electrified. 즉호박화하기 때문이라고 생각했다.여기서 호박화하는 원인이 되는 것을 Electricity라고 부르게 되었던 것이다.번개도 구름에 모인 마찰전기가 일으키는 불꽃현상으로 동양에서 쓰는 전기의 電(전)자는 번개를 뜻하는 雷(뇌)자에서 유래한 것이다.전기 발전의 발자취전기와 자기를 명백히 구별한 것은 16세기말 영국엘리자베스 여왕의 진료를 맡은 시의였던 W.길버트로 그는 자기와 마찰전기에 대하여 처음으로 과학적인 연구를 하였다.그후 프랑스 물리학자 뒤페가 전하에 음운의 구별이 있는 사실을 발견하였고 프랑스의 토목공학자 쿨롱은 전기를 가진 물체사이에 작옹하는 전기력에 관한 쿨롱의 법칙을 발견하였으며, 또이탈리아 물리학자 볼타에 의해 전지가 발명되는등 전기현상이 정밀과학으로서의 체게를 갖추게되었다.19세기에 패러데이와 맥스웰등을 비롯한 많은 과학자들이 전기를 연구하게

공학/기술| 2009.07.10| 2페이지| 1,000원| 조회(674)

전기, 최초, 호박, 유래

미리보기

닫기
[전기] 전기란 무엇인가 평가A좋아요

전 기 발 생 에 관 하 여...'전기란 무엇인가?'이런 질문을 받는다면 우리는 무슨 대답을 할 수 있을까?아마 십중팔구는 '알고는 있는데 설명하기가 힘들다.' 라는 말을 하면서 질문한 사람에게 자세한 뜻을 물어보려 할 것이다. 이렇듯 전기 없이 살기에는 힘든 현대 사회에서 우리는 전기에 대한 간단한 상식은커녕, 전기가 무엇인지도 아직 확실히 모르고 있다. 언제까지 이런 '전기맹' 으로 남아있어야 하나?전기를 영어로 일렉트리시티(Electricity)라고 하는데 이것은 그리스어의 일렉트론(Electron)에서 유래한 말로, 본래는 호박(琥珀)을 의미한다.기록에 남아 있기로는, 기원전 600년경에 그리스사람들은 호박을 마찰하면 물체를 흡인하는 것을 알고 있었는데, 이것이 전기 현상의 최초 발견으로 전해 내려오고 있다. 즉 장식품으로 사용하던 호박을 헝겊으로 문지르면 먼지나 실오라기 따위를 끌어당기는 이른바 마찰전기 현상이 일찍부터 알려져 있었다는 것이다.우리 동양에서 쓰는 전기의 [電]자는 번개를 뜻하는 [雷]자에서 유래한 것으로, 번개도 구름에 모인 마찰전기가 일으키는 불꽃이다.전기의 정체가 처음 규명된 것은 에디슨이 백열전구를 발명(1879년)한 후 20년쯤 지나서 영국의 물리학자 톰슨이란 사람에 의해서 밝혀졌다.톰슨은 여러 가지 실험 끝에 전기라는 것이 아주 미세한 입자라는 것을 알아냈다. 그는 이 작은 입자가 빛도 만들고 열도 나게 한다는 것을 알고 전자(일렉트론)라고 이름을 붙였다.서로 다른 물체를 마찰하면 두 종류의 전기가 일어난다. 이러한 현상으로 발생한 전기를 마찰전기라고 하는데, 처음으로 이것을 발견한 것은 1733년의 일로, 프랑스의 뒤페라는 사람에 의해서 이루어졌다. 우리가 일상생활에서 흔히 접할 수 있는 현상으로 플라스틱 책받침을 헝겊으로 문지르면 헝겊이 달라붙고, 또 공기가 건조한 겨울철에 셔츠나 스웨터를 벗으면 빠지직 빠직하는 소리와 함께 불꽃(어두울 때 보임)이 튀는데, 이것은 모두 마찰전기 때문이다.플라스틱 책받침을 헝겊으로 문지르면꽃이 나는 경우에는 5천 볼트가 넘을 경우도 있는데, 이 높은 전압에도 감전되지 않는 것은 전압은 높지만 흐르는 전류가 약하기 때문이다.우리가 자연에서 가장 많이 보아온 전기현상은 번개라고 할 수 있다.공중에서 떠다니는 구름이 스치고 지나다니면서 +전기를 띠는 구름과 -전기를 띠는 구름이 합쳐질 때 엄청난 빛과 폭음을 발생시키고, 그 위력 또한 대단하기 때문에 주위의 나무나 바위를 파괴시키며, 때로는 등산객들이 높은 산에서 낙뢰로 인하여 죽거나 크게 다칠 경우도 있다.번개는 전기가 잘 통하는 금속체를 좋아하기 때문에 건물마다 가장 높은 곳에 뾰족한 금속막대(피뢰침)를 세워 땅으로 연결시켜 놓으면 번개가 치기 전에 땅으로 모두 흘려 보낼 수 있다.한편 동물에서도 전기현상을 발견할 수 있다.그 예를 전기가오리, 전기메기, 전기뱀장어 같은 물고기들에서 볼 수 있다. 우리나라 서남해의 수심 50m되는 얕은 바다에 살고 있는 전기가오리는 자기 보호를 위해 위험이 닥쳐오면 가슴지느러미 부분의 피부아래 벌집모양의 발전기가 있어 음전기를 내고, 등 부분에서는 양전기를 내어 외부의 침입을 막는다. 민물고기의 일종인 전기메기(몸길이 20cm내외)는 몸 속에 발전조직이 있어 고압의 전기를 내는 물고기로서, 최대전압은 400∼450V에 달하는데 방전은 먹이를 잡을 때 또는 외적에 대한 방어수단으로 한다.전기뱀장어도 민물고기의 일종으로 몸길이는 2m내외이며, 일반 뱀장어와 비슷하게 생겼다. 몸 후반부의 양옆구리에 2개씩의 발전조직이 있으며, 발전능력은 발전어류 중 최고로서 650∼850V 정도인 것도 있다.몸에 접촉하면 격렬한 충격을 받아 말과 같은 동물이 감전되어 죽는 수도 있다고 한다.전기에는 동전기(動電氣)와 정전기(靜電氣)가 있다.전기가 흐른다는 표현을 하는데, 이 흐르는 전기가 바로 동전기이고, 흐르지 않는 전기가 정전기이다.우리들이 가정에서 사용하는 전기는 흐르는 전기 즉 동전기이다.그렇다면 어느 쪽이 과연 전기의 본래 모습일까? 이런 의문이 들 수도 있지만 양쪽 다 전기. 이것은 일종의 약속으로, +전기가 흐르는 방향을 전류의 방향으로 정했기 때문이다.그러나 전자의 이동은 좀 다르다. -대전체에 있는 과잉의 전자가 부족한 상태에 있는 +대전체 쪽으로 이동해서 전자의 과부족을 메워나가기 때문이다.따라서 전류가 흐르는 방향과 전자가 흐르는 방향은 반대이다.전류의 방향을 정한 것은 아직 전자의 움직임이 알려져 있지 않았던 옛날의 일로서, 당시의 과학자들은 물의 흐름에 비교하여 높은 쪽 즉, +에서 -로 흐르는 것이라고 생각했던 것이다. 만일 전자의 전하를 +로, 양자의 전하를 -로 정의를 내렸더라면 전류가 흐르는 방향과 전자가 흐르는 방향은 일치되어 합리적이었을 것이다.전기란 움직이지 않을 경우에는 별로 소용이 없지만, 일단 움직여서 전류가 되면 여러 가지 작용으로 우리의 생활에 도움을 준다.전류에는 세 가지 작용이 있는데, 그것은 발열작용 자기작용 화학작용이다.여러 가지 전기기구나 전기기계는 이 세 가지 작용을 응용한 것이다.발열작용은 긴 설명할 필요 없이 우리가 너무나 잘 알고 있는 전등, 전기다리미, 전기히터 등에 널리 이용되고 있는 것이다.자기작용은 전기가 내는 힘의 작용을 응용한 것이다.도선을 감아서 만든 코일에 전류를 흘리면 그 속에 자계(磁界)가 발생한다. 이것은 바로 모터의 기본이 되는 원리이다.화학작용은 물의 전기분해나 전기도금에서 낯익은 작용이다.전기는 자연계에 존재하는 여러 가지 에너지를 전기에너지로 만드는데 응용되는 현상의 일종인 전자유도현상과 금속의 이온화현상, 광전효과 등에 의한 생산원리로써 만들어진다.전자유도현상에 의한 발전은 전기가 잘 흐르는 재료로 만든 코일에 전기를 통하면 코일은 전자석이 되는 반대현상을 응용한 것으로, 영구자석을 코일에 가까이 했다 멀리 했다 하면 코일에 미치는 자계의 세기가 변화되어 코일에 전기가 발생하는 원리이다.이 원리에 의하여 나타나는 현상을 전자유도현상이라고 하며, 전류의 크기는 코일의 감은 횟수와 자석의 움직이는 속도에 비례하여 커지게 되며 교류발전기는 이 원리를 응용한아래로 흘러내리게 하여 물이 떨어지는 힘으로 수차를 회전시키고, 수차에 직결되어 잇는 발전기에 의해서 전기를 생산하는 발전방식이다.따라서 수차를 회전시키는 물의 양이 많을수록, 그리고 물이 떨어지는 낙차가 클수록 많은 전력을 얻을 수 있다. 물의 양은 계절에 따라 많고 적을 수 있으며, 지역에 따라 유량이 다르므로 수력발전소는 일년 내내 많은 양의 물을 얻을 수 있고, 또한 높은 낙차를 이용할 수 있는 곳에 건설하게 된다. 수차를 돌리는데 사용되는 물은 일반적으로 댐을 만들어 저장한 수 발전할 때 수로를 통하여 수차 쪽으로 보내어지며, 물의 저장 및 유도방법은 수로식, 댐식, 댐수로식으로 나누어지는데 지형에 따라 적합한 방식을 채택하고 있다.수로식은 하천을 막아 긴 수로를 만들고 발전소 상부의 수조까지 물을 끌어올린 수 수압관로를 통해 발전소로 끌어들여 수차를 돌리는 발전방식이다.댐식은 하천을 높은 댐으로 막고 수위를 높게 하여 바로 밑에 있는 발전소로 물을 낙하시켜 발전하는 방식이며, 다량의 물을 댐에 저장하여 비가 적은 갈수기에도 필요한 전력을 생산할 수 있어 가장 널리 이용되고 있다.댐수로식은 댐식과 수로식을 혼합한 방식으로서 댐에서 수위를 올리고, 다시 수로에 의하여 낙차를 증가시켜 발전하는 방식이다. 수력발전소는 설비의 운전 절차가 단순하고, 기동에 소요되는 시간이 2분 이내로 짧아서 필요한 양의 전력을 신속히 생산할 수 있으며, 무공해 에너지일 뿐 아니라 천연자원을 이용하므로 운전비용이 적게 든다는 장점이 있다. 또한 발전설비는 40년 이상, 댐은 반영구적으로 사용할 수 있으며, 운전하는데 비용이 적게 들고, 국내의 부존자원을 활용하며, 댐 건설로 인해 홍수를 막을 수 있는 등 여러 가지 이점도 있다.·양수발전일반 수력발전은 천연적으로 흐르는 물을 이용하여 발전하지만, 양수발전은 상부와 하부에 각각 저수지를 만들고 심야에 전력을 이용하여 하부 저수지의 물을 상부 저수지로 퍼 올려 저장하였다가 전력 사용이 많은 주간이나 전력 공급이 부족할 때 하부 저터빈발전, 그리고 가스터빈과 기력을 조합한 복합발전 등이 있다.화력발전소는 수력이나 원자력발전소에 비하여 건설기간이 짧고, 건설비용도 적게 드는 이점이 있을 뿐 아니라, 수력발전소와는 달리 강우량 등 기상조건에 관계없이 항상 안정적으로 전력을 생산하기 때문에 널리 이용되고 있다.-증기의 힘을 이용한 기력발전기력발전은 보일러에서 연료를 연소시켜 얻은 열에너지로 물을 가열하여 증기를 만들고, 이 증기로 증기터빈을 회전시켜 터빈에 연결된 발전기에서 전력을 생산하는 발전방식인데, 사용한 연료의 종류에 따라 증유발전소, LNG발전소, 유연탄 또는 무연탄발전소 등으로 부른다.증기터빈은 수많은 회전날개 형식으로 되어 있고, 보일러에서 나온 증기가 이 날개에 분사되어 회전력을 얻게 되며, 발전기는 터빈과 같은 축에 연결되어 함께 회전하게 된다.증기터빈을 구동하고 나온 증기는 복수기에서 냉각수에 의하여 물 상태로 응축된 후 다시 보일러에 되돌려 보내져서 재순환하게 된다.-연소 가스로 직접 구동하는 내연발전내연발전이란 연료의 연소에너지로 직접 기관을 회전시키고, 여기에 연결된 발전기로 전기에너지를 생산하는 발전방식으로, 엔진을 이용하는 내연발전과 가스터빈을 이용하는 가스터빈발전으로 크게 분류되며, 연료는 경유와 가스가 주로 사용된다.내연발전은 자동차 엔진과 같이 기관내의 실린더에서 연료를 폭발, 연소시키고 연소가스의 팽창에너지로 크랭크축을 직접 회전하여 발전기를 구동하는 발전방식이다.내연설비는 일반적으로 소형이고 중량물이 아니기 때문에 설치장소가 그렇게 넓지 않아도 되고, 기동성이 신속하여 열효율도 개량형의 경우 높은 수준(45%정도)이지만, 비싼 연료를 사용하기 때문에 경제성이 뒤지며, 소음이 많고 기술적으로 대용량화할 수 없어 용도가 제한되고 있다.가스터빈발전은 연소기에서 연소된 연소가스로 가스터빈을 회전시키고 터빈에 연결된 발전기에 의하여 발전하는 방식으로, 터빈을 구동하고 나온 연소가스를 대기중에 배기하는 개방형과 압축기로 재순환시키는 밀폐형이 있는데, 현재 국내에서 사

공학/기술| 2002.11.22| 9페이지| 1,000원| 조회(4,835)

전기란, 전기발생, 발전방식, 전기생성원리

미리보기

닫기
[PID제어기 설계] PID 제어기설계 평가B괜찮아요

PID 제어기 설계PD제어기는 시스템의 제동비를 증가시키지만 정상상태 응답을 개선하는 데에는 효과가 없으며, PI제어기는 제동비도 증가시키고 동시에 정상상태 오차도 개선시키지만 상승시간이 느려지는 등 과도응답에는 불리하다는 것을 알았다. 따라서, 정상상태 응답과 과도상태 응답을 모두 개선하려면 PI 와 PD제어기의 장점들을 조합하는 방법을 자연스럽게 생각할 수 있는데, 이러한 목적으로 제안된 제어기가 바로 PID제어기이다. PID제어기는 비례(P), 적분(I), 미분(D) 제어의 세 부분을 병렬로 조합하여 구성하는 제어기로서 다음 그림의 토막선도는 플랜트에 PID제어기를 연결한 되먹임 제어시스템을 보여주고 있다. PID제어기의 전달함수는 다음과 같다.{C(s)~=~ U(s) over E(s) ~=~ { K}_{p }+{ K}_{d }s+{ { K}_{i }} over {s }여기에서 Kp, Kd, Ki는 비례계수, 미분계수, 적분계수이다. 제어신호는 시간영역에서 다음과 같이 나타낼 수 있다.{U(t)~=~ { K}_{p }e(t)+{ K}_{d }{ d} over { dt}+ {{ K}_{i }}INT _{t }^{0 }e( )d{PID 제어기에 의한 되먹임 제어시스템PID 제어기는 설계변수로서 비례계수 Kp, 적분계수 Ki, 미분계수 Kd 등 세 개를 갖고 있기 때문에 설계변수가 두 개뿐인 PD나 PI제어기와는 달리 3차시스템의 제어문제에서도 좋은 성능을 보일 것으로 예상할 수 있다. PID제어기를 사용하는 경우에 개로시스템의 전달함수는 다음 식으로 된다.{L(s)~=~ G(s)C(s)~=~{5000(a+{ K}_{1 }s)({ K}_{p2 }s+{ K}_{i2 })} over {{ s}^{ 2}(s+5)(s+10) }식(1)먼저 Kd1=0로 놓고 제어기의 PI부분을 설계하자. Ki2/Kp2=0.1로 잡으면 식(1)의 개로전달함수는 다음과 같이 바뀐다.{L(s)~=~{{5000{ K}_{p2 }(s+0.1 })} over {{ s}^{ 2}(s+5)(s+10) }식(2)s=-0.1에 있는 G(s)의 영점은 원점에 아주 가깝기 때문에 원점에 있는 이중극점 중 하나를 상쇄시키는 효과를 내므로 Kp2=1일 때 이 시스템이 보상되지 않은 시스템의 과도응답과 아주 비슷한 과도응답을 갖도록 실현하기로 한다. PI제어기만 이용할 때 상대적인 제동비가 0.707이상이 되도록 하려면 앞에서 PI제어기를 설계할 때 선정하였듯이 Kp2>0.0163으로 해야 한다.좀 더 빠른 상승시간을 실현시키기 위해서 Kp2=0.07로 택하기로 하면 ki2=0.007이 된다. 이렇게 PI부분의 설계한 다음에는, 최대초과를 줄이고 상승시간과 정착시간을 빠르게 유지하기 위해 Kd1의 값을 조정한다. 여기서 Kd1=0.5로 선정하면 이들 계수에 식(3)을 적용하여 다음과 같이 PID제어기 계수를 구할 수 있다.{{ K}_{p }~=~{K }_{p2 }~+~{K }_{d1 }{K }_{i2 }{{ K}_{d }~=~{ K}_{d1 }{K }_{p2 }식(3){{K }_{i }~=~{K }_{i2 }{{ K}_{p }=0.0735 ,~~~~~{ K}_{i }=0.007,~~~~~ {K }_{d }=0.035위 시스템의 폐로 특성방정식은{~ G(s)C(s)~+~1=0으로부터 다음과 같이 주어진다.{{5000[{ K}_{d1 }{ K}_{p2 }{ s}^{2}+({ K}_{p2 }+{ K}_{i2 }{ K}_{d1 })s+{ K}_{ i2}]} over {{ s}^{ 4}+15{ s}^{3 }+50{ s}^{ 2}}~+`~1=0이것을 식(3)과 비교해서 바꾸면 다음과 같이 바꿀 수 있다.{{5000[{ K}_{ d}{ s}^{2}+{ K}_{ p}s+{ K}_{ i2}]~+{ s}^{ 4}+15{ s}^{3 }+50{ s}^{ 2}}=0{{ s}^{ 4}+15{ s}^{3 }+(50+{5000{ K}_{ d}){ s}^{2}+5000{ K}_{ p}s+5000{ K}_{ i2}}=0이 경우에 대응되는 폐로시스템의 계단응답을 구해보면 그림(1-1)과 같다.{{. PID 제어기에 의한 되먹임 시스템의 계단응답(1-1) .이 응답의 초과는 약7%, 상승시간은{{ t}_{r } 0.17[sec], 정착시간은{{ t}_{s } 0.90[sec]로서 매우 만족스러운 특성을 보이고 있다.PID제어기의 다른 설계방법으로서 임의로 Kd1=0.5로 놓고 PID제어기의 PD부분을 먼저 결정할 수도 있다. 그 다음에 PD제어기와 대상시스템을 포함하는 보상시스템에 대해 PI제어기를 적용함으로써 PID제어기를 설계할 수 있다. Kp2의 값은 PD제어기를 포함하는 보상시스템에 대해 식을 적용시켜 구한다. PD제어기에 의한 보상시스템은 s=-2에 영점을 가지므로 제어목표인 제동비{=0.707가 달성되지는 않는다. 실제로 이 방식으로 제어기를 설계하면 Kp2=0.707이고 Ki2=0.007이며 PI부분을 포함할 때 특성방정식의 주요근은 s=-6.59 j12.55로서 이에 대응하는 제동비는 {=0.46이다. 이렇게 설계하였을 때 식(3)로부터 계산한 PID제어기 계수는 다음과 같다.{{ K}_{p }=0.07105 ,~~~~~{ K}_{i }=0.007,~~~~~ {K }_{d }=0.03535이 계수에 대응되는 폐로시스템의 계단응답을 구해보면 다음과 같다.{{PID 제어기에 의한 되먹임 시스템의 계단응답(1-2)이 응답의 초과는 약 7.2%, 상승시간은{{ t}_{r } 0.17[sec], 정착시간은 {{ t}_{s } 0.98[sec]로서 그림(1-2)의 결과와 같이 이 경우에도 매우 만족스러운 특성을 보이고 있다. 이제 PID제어기의 계수를 선정하는 또다른 방법을 대해서 알아볼 것이다. 그러면 다음에서 이 방법에 대해 살펴보기로 한다.무모델 PID 계수조정법무모델 PID계수 조정법은 제어대상 시스템의 모델을 모르는 경우에 적용하는 것으로서 일정한 개로 또는 폐로응답으로부터 직접 PID제어기 계수를 결정하는 방법을 말한다. 이 방법들로는 지글러-니콜스(Ziegler-Nichols) 조정법(1942년), 계전기(Relay)를 이용한 조정법(1988년) 따위를 들 수 있다. 먼저, 가장 대표적인 조정법인 지글러-니콜스 계수 조정법을 설명하고, 그 다음에 제시된 계전기를 이용한 PID 계수조정법을 설명하기로 한다.지글러-니콜스 PID 계수조정법Ziegler와 Nichols는 1942년에 제어대상 플랜트가 나타내는 과도응답의 형태로부터 PID제어기의 계수들을 정하는 방법을 제안하였다. 지글러-니콜스 계수조정법이라 불리는 이 방법의 장점은 실제의 제어대상 시스템에서 간단한 몇 가지의 사전실험을 하고, 이 실험결과로부터 PID계수를 간단한 공식에 의해 결정할 수 있다는 것이다. 이 방법에서 사용하는 PID제어기의 전달함수는 다음과 같다:{S(s)~=~{K }_{p }(1+{ 1} over { { T}_i ``s}}{K }_{d }s) }여기서 Kp는 비례계수, Ti는 적분시간, Td는 미분시간이다. 이 계수조정법에는 두 가지가 있는데, 두 가지의 방법에서 구해지는 계수들을 쓰면 모두 시스템의 계단응답에서 최대초과가 약 25% 정도로 나타난다. 이 계수조정법들은 모두 많은 경험과 실험에 의해 얻어진 방법들로서 이 방법으로 PID제어기를 설계할 경우 대체로 무난한 성능을 보이기는 하지만 최적의 성능을 보장하는 방법은 아니기 때문에 설계 뒤에는 반드시 성능검증을 해야하며 필요에 따라 정밀한 계수조정작업 을 추가로 수행해야 한다. 다음 그림과 같이 PID제어기가 사용되는 제어시스템에서 제어기의 계수를 지글러-니콜스 조정법으로 정하여 보라{PID 제어시스템>풀이풀이

공학/기술| 2002.11.05| 12페이지| 1,000원| 조회(2,440)

제어기, 계전기, 무모델계수조정법

미리보기

닫기
[비중측정] 비중측정실험 평가B괜찮아요

1. 실 험 명.- 비 중 측 정2. 실 험 목 적- U자관의 입구에서 압력이 같다는 것을 이용하여 유체의 비중차이에 의한 높이 차로 미 지의 유체에 대하여 비중을 측정한다3. 이 론 해 석- 비중량이 다른 유체(예를 들어 수은, 백등유)의 비중을 물과 U자관안에 넣어 발생한 높이차를 이용하여 각 유체의 비중을 알아내는 것으로 물의 비중은 이미 알고 있는 값 이므로 이를 이용하여 사염화탄소나 백등유의 액주의 높이를 측정하여 그 차를 구하여 비중을 알아낸다.{{P}_{o}+{ gamma }_{w}{h}_{2}={P}_{o}+{ gamma }_{s}{h}_{1}{{ gamma }_{w}{h}_{2}={ gamma }_{s}{h}_{1}{{{gamma}_{s}}over{{gamma}_{w}} = {{h}_{2}}over{{h}_{1}}{{{gamma}_{s}=S×1000㎏f/㎥{{gamma}_{w}=1000㎏f/㎥{PaPah2h1{{{{{∴{S={{h}_{2}}over{{h}_{1}}4. 실 험 장 치- 유자관 3개, 사염화탄소, 물, 수은, 등유, 가스버너, 항온조, 버니어 캘리퍼스5. 관 련 이 론(1) 액체의 밀도 측정( Measurement of Density )원리 : 어떤 물질의 부피에 대한 질량의 비를 그 물질의 밀도라고 한다.일정한 온도에서 물질의 밀도는 그 물질의 고유한 값으로 규정된다.물질의 부피와 무게의 상호관계의 측정단위이다.즉, 물체의 질량을 그것의 부피로 나눈 값이다. ( d 로 표현 ){d= { m} over {v }: 단위 부피에 대한 무게 , g/cm3, g/mL일반적으로 액체와 고체같은 비압축성 유체의 경우는 표준 대기압의 압력에서 주로 취급되므로 보통은 온도만을 규정하여 밀도를 표현하는데, 특히 순수한 물이 표준 대기압 하에서 최대밀도를 나타낼때의 온도는 4℃(3.98℃)이고 이때 질량 1g의 부피는 1.0mL(1.00003mL)가 된다.즉, 일정량 물질의 무게는 온도나 압력의 변화에 대해서 불변이지만 부피는 변한다.밀도를 측정하기 위해서는 일정한 온도와 압력 하에서 물질의 무게와 부피를 측정한다.(2) 비중 (specific gravity)4℃에서 물의 밀도를 기준으로하여 다른 물질의 밀도를 상대적으로 나타내기도 하는데 이를 비중이라한다. 보통 4℃(20℃)의 같은 무게의 물의 질량에 대한 20℃에서의 시료의 질량비로서 정의된다. 즉, 비중은 두 물질의 밀도의 비이며 차원이 없는 양이다.비중과 밀도 사이의 관계{예) 4℃의 물의 밀도는 1.0g/mL이므로 4℃의 물을 기준으로 하면 밀도와 비중은 같다.20℃의 물을 기준으로 하면 밀도는 비중 × 0.99823 (20℃물의 밀도) 이 된다.본 실험에서는 물질의 일정한 부피를 유지시킬 수 있는 기구 : 비중병(Pyconometer)을 사용하여 그 부피의 물의 질량과 어떤물질의 질량을직접 측정함으로써 물질의 밀도를 결정하게 된다.(2) 사염화탄소메탄의 수소원자 4개를 염소로 치환한 화합물.화학식 CCl4. 특유한 냄새가 나는 무색의 액체이다. 분자량 153.82, 녹는점 －22.86℃, 끓는점 76.679℃, 비중 1.542이다. 에탄올에서 석유에 이르는 많은 유기용매와 임의의 비율로 섞인다. 메탄과 염소를 빛을 조사(照射)하면서 반응시키면 다른 메탄의 염화물을 수반하며 생기지만, 이황화탄소에 염소를 반응시켜 제조하는 경우가 많다. 메탄과 마찬가지로 정사면체 구조를 가지며, C-Cl결합의 길이는 1.77 瓠이다.유지류(油脂類)의 용제로 사용되며, 드라이클리닝이나 추출용 용제로 쓰이기도 한다. 또, 인화성이 없고 증기가 무거워서 기름에 의한 화재의 소화제(消火劑)로 쓰이지만, 유독한 포스겐을 생성하므로 밀폐된 방에서 사용할 때는 주의해야 한다. 이 밖에 분석시약이나 의약품으로 사용된다.(3) 등유원유를 정제하여 만드는 각종 석유제품 중, 가솔린 다음으로 높은 끓는점 범위(150∼320℃)에서 채취되는 석유유분(石油溜分) 또는 그 정제품(精製品).석유가 주로 등화용으로 사용되던 시대의 명칭이며, 석유라고 하면 등유를 의미할 정도로 중요한 위치를 차지하고 있었다. 오늘날에는, 석유제품으로서는 가솔린이나 중유(重油) 등이 중요시되고, 따라서 원유로부터의 등유의 수득률도 상대적으로 낮아지고 있다. 그러나 석유난로나 농업용 발동기 등에는 안전하고 취급하기 쉬운 연료로서 재인식되고 있다. 석유등 ·석유난로 ·석유풍로 등에 쓰이는 등유는 투명한 양질의 것이어야 하며, 검댕이 나지 않게 하려면 끓는점이 높은 유분은 포함하지 않고, 따라서 끓는점 범위가 170∼280℃로서, 파라핀계 탄화수소를 주로 하고 방향족(芳香族)은 포함하지 않아야 하며, 또 악취가 나지 않게 하기 위해서는 특히 황분(黃分)의 제거에 유의할 필요가 있다. 이를 위하여 수소첨가 정제나 용제추출(溶劑抽出)을 할 때도 있다. 최근 등유는 가정용 난방, 주방용 연료로서 석유난로 ·석유풍로 ·중앙난방 등에 쓰이며, 이 밖에 기계 세척용, 석유유제(石油乳劑) 원료, 페인트용제(溶劑) 등으로도 사용된다.(4) 버니어캘리퍼스길이를 측정하는 공구.노기스라고도 하는데, 이것은 독일어의 노니우스(Nonius)라는 발음이 잘못된 것이라고 한다. 원형으로 된 것의 지름, 원통의 안지름 등을 측정하는 데 주로 사용된다. 본척(本尺)과 본척 위를 이동하는 버니어[副尺]로 되어 있는데, 본척의 선단과 버니어 사이에 측정물을 끼우고, 본척 위의 눈금을 버니어를 사용해서 읽는다. 보통 사용되고 있는 것은 본척의 한 눈금이 1mm이고, 버니어의 눈금은 본척의 19눈금을 20등분한 것이다.이것에 의하면, 읽을 수 있는 최소치수는 1/20mm이다. 이 밖에 최소치수가 1/50mm인 것도 있다. 사용방법이 간단하여 기계공장 등에서 널리 사용되고 있다.(5) 토리첼리의 실험 [Torricelli's experiment]E.토리첼리의 고안에 따라 실시된 대기의 압력과 진공의 존재를 나타내는 실험.한쪽이 막힌 길이가 약 1m인 유리관에 수은을 가득 넣고, 막히지 않은 쪽을 손으로 막아 관 속에 공기가 들어가지 않도록 주의하면서, 따로 수은을 넣은 용기 속에 거꾸로 넣어 연직으로 세운다. 그렇게 하면 유리관 속의 수은면이 내려와서 일정한 높이(약 760 mm)에서 멎는다. 이것은 관 속의 수은주가 용기 속의 수은면에 작용하는 대기압에 의해 받쳐져 있기 때문이며, 이때 관의 위쪽에는 미량의 수은증기 외에는 아무것도 존재하지 않는 진공이 생긴다.이것으로 대기는 높이 약 760mm의 수은주가 미치는 압력과 같은 압력을 유리관 속의 수은면에 미치고 있다는 것을 알 수 있다. 이것을 토리첼리의 진공이라고 한다. 1643년에 토리첼리의 지도하에 V.비비아니가 실시한 것인데, 수은주의 높이에 따라 대기압의 크기를 나타냈을 뿐 아니라 당시 지배적이었던 자연은 진공을 싫어한다라는 아리스토텔레스풍의 자연철학을 사실에 의거하여 뒤엎은 실험으로서 큰 의의가 있다.{6. 실 험 방 법1 내면을 깨끗이 한 유리관을 적당한 길이만큼 절단하여 U자관을 만든다2 항온조에 일정한 양의 물을 넣은 후에 가열하여 일정온도에 이르게 한다3 U자관에 물을 일정한 양만큼 넣은후 미지의 액체를 주입한후에 항온조내에 U자관은 부착한 후에 온도를 측정한다 이때 유체를 주입할때도 유체가 섞이지 않도록 하며 비 중은 모르지만 되도록 비중이 큰 액체를 먼저 주입하도록 한다

공학/기술| 2002.11.05| 7페이지| 1,000원| 조회(1,804)

비중측정, 밀도, u자관

미리보기

닫기
[제어계측공학] 시스템 제어 평가B괜찮아요

◎ 시스템 제어의 역사제어공학의 기원은 고대 그리이스와 이집트 문명에까지 거슬러 올라간다. 정확한 연대나 발명자는 알 수 없으나, 이 시대에 이미 물시계가 등장하여 유량제어기법을 사용하였으며, 술 만드는 공장에서 커다란 술통에 술을 채울 때에 수위를 일정하게 유지하는 수위제어기법이 사용되었다는 기록이 있다. 여기서 물시계의 유량제어에는 개로 제어 방식이 쓰였으나, 술통의 수위제어에는 되먹임제어 방식이 쓰였으며 이 기법은 오늘날까지 이어져서 우리 일상생활에서 사용하는 수세식 화장실의 물탱크 수위제어에 쓰이고 있다.현존하는 문헌기록 상으로 세계최초의 되먹임 제어시스템은, 1434년 조선 세종 16년에 장영실이 물시계인 자격루 인데, 이 물시계에서는 시간의 흐름을 유량변화로써 나타내기 위해 유량변화율이 일정하도록 되먹임제어 방식을 사용하고 있다.· 물시계 → 화장실 변기의 수위 제어에 응용일정 수위제어 필요눈금으로 시계 역할< 제임스와트가 발명한 속도제어기 거버너 >1784년 J.와트가 증기기관을 실용화하였을 때, 원심조정기를 사용하여 기관의 회전수를 제어한 것이 자동제어의 시작이라고 한다. 일설에 의하면, 팬테일기어(fantail gear)에 의한 풍차의 방향제어가 그 최초라고도 한다. 어쨌든 그 시작은 18세기이지만, 그 후 별로 큰 진보가 없다가 본격적인 실용단계에 도달한 것은 제2차 세계대전 후이다.그 이유는 통일된 이론이 없었고 공학 전반에 걸친 기술이 빈약하였기 때문이다. 그러나 제2차 세계대전 전 E.J.루스나 A.휘르비츠의 안정이론, 블랙이나 H.보드 또는 하젠이나 H.나이퀴스트 등의 선형 되먹임계의 안정론에 관한 논문은 높이 평가되고 있으며, 또 하젠의 명명에 의한 서보메커니즘(servomechanism)에 관한 논문도 대전 전의 일이다. 전후에는 전쟁 중에 병기개발을 통해 얻은 각종의 서보기술이 일반공업에 응용되어 광범위하게 보급되었다.이론적으로도 선형제어이론은 1940년대에 확립되었으며, 그 후반부터 50년대에 걸쳐 비선형제어이론, 통계적 제어이론, 샘플값 제어이론, 다변수 제어이론으로 확장, 발전되어 갔다. 점차 반도체를 비롯하여 새로운 전자부품이 개발되어 각종 공업에서 자동제어의 응용이 한층 높아졌으며, 제어 자체도 좁은 뜻의 되먹임제어에서 벗어나 되먹임제어의 좋은 점도 채택되어, 제어대상도 종래의 설정값에 소정의 점의 온도나 압력을 유지하는 제어에서, 시스템 전체의 최적운전을 노리는 최적제어나 최적화제어로 진전하였다.60년대에 들어와서는 다른 분야에서 급속히 발전하여 온 컴퓨터 기술이 제어분야에 적극적으로 파고들어, 제어는 더욱 그 진전에 박차를 가하게 되었다.즉 정보처리부에 컴퓨터가 도입되어 그 기능이 높아짐과 동시에, 목적하는 시스템 자체도 대규모, 복잡화되고 있다. 따라서 이론적으로도 대규모적인 계, 최적계를 추구하는 고도의 수법이 개발되어, 상태벡터의 도입이나 R.벨만, L.S.폰트리아긴의 제창에 의한 동적(動的) 계획법, 최대원리, 기타 수학적인 수법의 도입에 의해 현저하게 진보하고 있다. 시스템 적으로도 시스템공학, 정보공학 등 제어에 대한 개념은 매우 다방면으로 이용되어가고 있다.제어장치 자체도 공정제어에 사용되는 조절장치를 예로 들면, 공기식, 유압식의 것이 먼저 실용화되고, 나아가서는 이들을 전자식으로 바꾸고, 최근에는 이들 아날로그제어에서 점차 디지털화하여 이들의 제어를 디지털계산기로 직접 행할 수 있는 형으로 발전하였다. 이와 같이 제어장치를 디지털화하여 정보처리부, 조작부까지를 일관해서 디지털신호로 동작시켜, 직접 컴퓨터로부터 나온 디지털신호로 제어하는 시스템을 직접계수제어(DDC)라 한다. 이에 대해서 정보처리를 디지털로 하고, 이러한 관리하에서 종래의 아날로그제어를 행하는 제어방식을 감시제어라 한다.◎ 시스템 제어의 개요제어란 어떤 시스템의 출력신호가 원하는 특성을 따라가도록 적절한 입력신호를 결정하는 기법을 말하며, 이때 변화시키려는 대상을 제어대상(controlled system, 또는 plant)이라 하고, 제어대상에서 변화시키려 하는 어떤 양(quantity)을 제어량 또는 제어변수(controlled variable)이라 한다. 제어에서 원하는 값(도달하려는 값을 목표량, 기준값(reference value)이라 한다. 제어량을 변화시키기려 하면, 적극적으로 대상에 작용을 가하여야 하는데, 이것을 조작량, 또는 조작변수(manipulating variable)라고 한다. 조작량을 발생시키는 데 사용되는 장치를 제어기(controller) 또는 조작기(조작장치)라고 한다. 실제의 경우에는, 제어기(controller)와 조작장치가 분리되어 있거나, 또는 이들이 하나의 기능으로 뭉쳐 있을 수 있다.다시 말하자면, 제어(control)는, 제어대상의 제어량(제어변수)을 목표량(기준량)으로 변화시키기 위하여, 제어기(controller)와 조작기(또는, 조작장치, actuator)에서 발생시킨 조작량(조작변수)을 사용하여, 제어대상의 제어량(제어변수)을 목표량(기준량)에 근접하게 하는 하나의 과정(process)을 뜻한다. 제어시스템(control system)은, 위에서 설명한 과정을 뜻한다. 따라서, 제어시스템(control system)을 제어과정(control process)이라 부르기도 한다.또, 이러한 제어 기법을 연구하는 학문 분야를 제어공학이라 한다. 제어공학은 산업혁명의 원동력이 된 증기기관의 속력조절에 제어기법이 쓰이면서 주목받기 시작하였다. 현대의 산업과 문명이 빠른 속도로 발전하면서 각종 공정과 시스템들이 대형화되고 고도화됨에 따라 제어공학의 필요성은 더욱 높아지고 있으며, 우주. 통신. 환경. 생명 등의 미래산업 분야에서 제어공학은 기반기술로서 더 큰 역할을 맡게 될 것이다.제어공학에서 다루는 대상시스템들은 대부분 미분방정식이나 행렬 등으로 표현되는데 이러한 제어시스템의 해석 및 설계문제를 풀기에 너무나 복잡한 경우가 많다. 제어시스템의 해석에는 이러한 복잡한 계산뿐만 아니라 여러 가지의 그래프를 그리는 작업이 뒤따르는 경우가 많고, 더욱이 제어시스템의 설계고정 중에는 이러한 작업들을 반복적으로 수행해야 한다. 그러므로 제어시스템의 해석과 설계과정 중에는 이러한 작업들을 반복적으로 수행해야 한다. 그러므로 제어시스템의 해석과 설계문제에서 컴퓨터의 사용은 필수적이라고 할 수 있다. 그러나, 이런 문제들을 풀기 위하여 C나 FORTRAN 따위의 범용언어를 써서 관련 프로그램을 직접 작성하는 것은 수치해석과정은 물론이고 데이터 입출력, 그래프 출력등의 부가적인 일에 많은 시간을 들여야 하므로 쉬운 작업이 아니다. 따라서 제어공학이 어렵다는 말이 나왔으며, 이러한 인식은 80년대 말까지 이어졌다.그러나 90년대에 개인용 컴퓨터시대에 접어들어 제거공학 분야에서도 제어시스템 해석 및 설계 문제를 쉽게 처리할 수 있도록 지원해 주는 전문적인 컴퓨터 꾸러미(package)들이 보급되면서부터는 상황이 달라졌다. 대표적인 꾸러미들로는 MATLAB, Matrix-X, Program CC 따위와 최근에 국내에서 개발된 셈툴(CEMTool)이 있다. 이와 같은 제어시스템 해석 및 설계용 꾸러미를 이용하여 문제들을 직접 풀어보고 실험해 보는 것이 세계적인 추세이다.◎ 제어시스템의 종류제어시스템은, 제어기의 구성 방법에 따라서, 개경로 제어시스템(open-loop control system)과 폐경로 제어시스템(피드백 제어시스템, feedback control system)구분할 수 있다.○개경로 제어시스템(open-loop control system)아래의 그림과 같이, 개경로 제어시스템의 제어기는 오로지 기준입력(reference input)에 따라서 조작량을 출력으로 내놓는다.○피드백(폐경로) 제어시스템(feedback control system)센서에서 측정한 측정치(Process Value: PV)가 컨트롤러에 가해지면 컨트롤러 내부의제어하고자 하는 설정치(Set Point: SP)와 비교하여 그 차이에 따른 양 만큼을 조작단으로 보내게 되며 이 수정한 결과는 다시 검출단 센서에서 측정되어 비교되게 된다. 이렇듯 제어결과가 한바퀴 돌아서 다시 처음으로 돌아오는 제어계를 피드백 제어계 (Feed Back Loop)라고 한다. 여기서 본 것처럼 피드백 제어계는 폐루프(Closed Loop)로 되어 있음을 알 수 있다.

공학/기술| 2002.03.31| 5페이지| 1,000원| 조회(1,309)

제어의 역사, 제어란?, 제어의 목적, 제어 방법

미리보기

닫기