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되먹임 제어 (피드백 제어)

보일러는 방이 목표 온도에 닿은 것을 어떻게 알고 스스로 멈출까요?

무슨 일이 일어났나

되먹임 제어(피드백 제어)는 «지금 값» 을 재서 «목표» 와 견주고, 그 차이(오차)가 줄어드는 쪽으로 장치를 움직이는 방법입니다.

시뮬레이터의 추는 오차를 0 으로 되돌리려는 장치입니다. 벗어난 만큼 되돌리는 힘과, 움직이는 빠르기에 맞서는 힘(감쇠)을 함께 씁니다.

1 초 뒤 남은 오차는 ζ = 0.1 이면 53.2 mm, ζ = 0.5 면 1.02 mm, ζ = 1 이면 1.36 mm, ζ = 2 면 20.0 mm 입니다. 늦추는 몫이 너무 약하면 출렁이고, 너무 세면 굼뜹니다.

1788 년 볼턴과 와트의 «랩» 증기 기관에는 원심 조속기가 처음 달려, 기관이 너무 빨라지는 «폭주» 를 스스로 막았습니다.

요즘 풍력 발전기 제어기도 바람을 재다가 약 3.1~4.9 m/s 에서 발전기를 돌리기 시작하고, 24.6~29.1 m/s 를 넘으면 멈춥니다.

샤워기 물 온도를 맞출 때 손잡이를 한꺼번에 많이 돌리면 뜨거웠다 차가웠다를 오가는데, 시뮬레이터의 ζ = 0.1 처럼 고침이 지나친 것입니다.
집 보일러 온도 조절기는 방 온도를 재서 목표보다 낮으면 불을 켜고, 목표에 닿으면 끕니다.

스스로 고치는 자동 장치는 컴퓨터가 나온 뒤에야 생겼다.
영국 과학박물관 소장품 기록에 따르면 1788 년 볼턴과 와트의 «랩» 기관이 원심 조속기를 처음 단 와트 기관이고, 조속기는 기관이 «폭주» 하지 않게 하려고 달았습니다. 출처

볼턴과 와트가 1788 년에 만든 «랩(Lap)» 회전식 기관은 원심 조속기를 처음 단 와트 기관입니다. 과학박물관 기록은 와트가 기관이 «폭주(running away)» 하지 않게 하려고 원심 조속기를 달았다고 적습니다.