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시스템응답특성

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최초 생성일 2024.11.25
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상세정보

소개글

"시스템응답특성"에 대한 내용입니다.

목차

1. RC회로의 과도응답 및 정상상태응답
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 준비물
1.3. 기초 이론
1.3.1. 시스템과 RC회로
1.3.2. 과도응답과 정상상태응답
1.4. 실험 과정
1.5. 참고문헌

2. Python을 이용한 화학공정 제어시스템 모사
2.1. 실험 목적
2.2. 실험 이론
2.2.1. 화학공정 제어시스템
2.2.2. 시간 응답 제어시스템
2.2.3. 1차 공정시스템
2.2.4. 2차 공정시스템
2.3. 실험 과정

3. 참고 문헌

본문내용

1. RC회로의 과도응답 및 정상상태응답
1.1. 실험 목적

RC회로의 과도응답과 정상상태응답을 수학적으로 도출하고 실험적으로 그 특성을 확인하는 것이 이 실험의 목적이다.

RC회로는 전기 회로 분야에서 다양한 응용이 가능한 중요한 회로이다. 적분회로, 미분회로, 시정수를 이용한 전기적 지연회로, 주파수 필터링회로 등 다양한 형태로 사용되고 있다. 따라서 이 실험을 통해 RC회로의 동적 특성을 이해하고 실제 회로 구성에서 발생할 수 있는 현상을 확인할 수 있다.

구체적으로 이 실험에서는 RC회로에 단위 계단 입력 및 정현파 입력을 인가하고, 이에 따른 출력 특성을 시간 응답과 주파수 응답 측면에서 분석할 것이다. 과도 응답과 정상상태 응답을 분리하여 이론적인 해석과 실험 결과를 비교할 것이며, 이를 통해 RC회로의 동적 특성을 깊이 있게 이해할 수 있을 것으로 기대된다.


1.2. 실험 준비물

실험 준비물은 오실로스코프, 함수 발생기, 저항 1kΩ과 10kΩ, 커패시터 10[μF]와 100[μF]이다. 오실로스코프는 실험 결과를 관찰하고 측정하는 데 사용되며, 함수 발생기는 RC회로에 입력신호를 제공한다. 저항과 커패시터는 RC회로를 구성하는 소자로, RC회로의 과도응답과 정상상태응답을 실험하는 데 활용된다.


1.3. 기초 이론
1.3.1. 시스템과 RC회로

시스템은 입력과 출력으로 구성되며, 입력은 내부적 입력과 외부적 입력으로 구분될 수 있다. 출력은 회로 내부의 상태변수를 의미하는데, 예를 들어 저항에 걸리는 전압, 커패시터에 걸리는 전압 등을 출력으로 지정할 수 있다.

RC회로는 다양한 응용이 가능한데, 커패시터를 출력으로 사용하면 적분회로 또는 저역통과필터로 동작하고, 저항을 출력으로 사용하면 미분회로 또는 고역통과필터로 동작한다. 또한 시정수를 이용한 전기적 지연회로나 주파수 필터링회로로도 활용될 수 있다.

RC회로의 수학적 모델은 선형 1계 미분방정식으로 나타낼 수 있으며, 이때 R*C는 미분방정식의 계수로서 시스템 특성을 나타내는 상수가 된다.


1.3.2. 과도응답과 정상상태응답

RC회로의 과도응답과 정상상태응답은 선형회로의 기본적인 특성이다. 선형회로의 응답은 고유응답과 강제응답으로 분해할 수 있고, 이는 다시 과도상태 응답과 정상상태 응답으로 구분할 수 있다.

과도응답은 초기상태부터 정상상태까지의 응답으로, 선형 미분방정식의 일반해에서 제차해에 해당한다. RC회로에 단위계단 입력이 가해지는 경우, 과도응답은 지수함...


참고 자료

실습을 통하여 체계적 이해를 돕는 회로이론 실험 제 2판 (이준신 외 2명)
Jain, D. V. (2020). Steady State Error: What is it? (and how to calculate it). Electrical4U.
Larry Trammell, M. L. Ziegler-Nichols tuning rules for PID. https://www.mstarlabs.com/control/znrule.html
Naver 지식백과. 제어시스템. https://terms.naver.com/alikeMeaning.naver?query=00064386
Ziegler Nichols method. Ziegler Nichols Method an overview. ScienceDirect Topics
민병진. (2021). 전기(산업)기사 필기(회로이론 및 제어공학). 시대고시기획.
세화 편집부. (2001). 화학대사전. 세화.
월간전자기술 편집위원회. (1995). 전자용어사전. 성안당.
Mike Driscoll. Jupyter Notebook. Real Python. Jupyter Notebook: An Introduction – Real Python
화공생명공학실험 001분반 5조. (2024). 화공생명공학실험 세미나 PPT.

태그

#RC회로 #과도응답 #정상상태응답 #선형회로 #시정수 #전달함수 #1차 공정시스템 #2차 공정시스템 #화학공정 제어시스템 #PID 제어

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