[Controls]Open loop Control 과 Close Loop Control의 개념

안녕하세요. 오늘은 Open loop control (개루프) 시스템과 Close loop Control (폐회로)의 차이에 대해서 알아 보겠습니다.

 

먼저 Open loop 와 Close Loop Control 시스템의 가장 큰 차이는 Feedback 신호를 제어요소로 사용하느냐의 차이입니다.

Open loop Control 의 경우 Feedback 신호는 고려되지 않고, Close Loop Control의 경우 Feedback 신호를 고려합니다.

 

1. Open loop Control System (개루프)

1.1 정의 

 위에서도 언급 했듯이 Open loop control 에서는 출력되는 PV (Process Value)는 고려되지 않는것이 가장 큰 특징입니다. 여러 산업군에서 주로 사용하는 가장 대표적인 제어 요소인 Heater를 예로 들어보겠습니다. 제어요소인 Heater를 피사체의 온도는 고려되지 않고 시간으로 제어하는 것이라 생각하면 됩니다. 마치, 몇시부터 몇시까지 동작하도록 설정해둔 아파트의 난방시스템과 비슷한 개념이라 생각하시면 될것 같습니다.

1.2 장/단점

위에서 예를 든것과 같이 시간으로 그저 ON/OFF 제어를 한다고 생각하면 PV, 피사체의 온도는 고려하지 않아도 되고 사용자가 설정한 온도와 피사체의 온도의 차이(에러율)를 고려하지 않아도 됩니다. 그래서 시스템이 단순해지고 가격이 싸집니다만, 제어 정밀도는 떨어지겠지요.

1.4 사용예시

Open loop control을 사용하는 사례는 우리 실생활에 많이 쓰입니다.

- 빨랫감의 세척률은 고려되지 않는 세탁기

- 빨랫감의 건조 정도는 고려되지 않는 건조기

- 식기의 세척률은 고려되지 않는 식기세척기

 

2. Close Loop control System (폐루프)

2.1 정의 

Open loop control과는 다르게 Close loop control 시스템은 프로세스로부터 출력되는 신호 PV를 고려합니다. 이 Process Value를 Controller 로 전달합니다. 전달된 이 값은 Current Value (CV)라 합니다. 컨트롤러는 사용자가 설정한 Set point 값현재 출력되고 있는 값 Current Value를 비교하고, 그 오차율을 계산하여 Controller에 전달하고, Controller는 Process에 Set point를 맞추기 위해 Process value 값을 조정합니다.

2.2 장/단점

현재 출력되고 있는 값을 확인하고, 얼마나 오차가 발생했는지 계산하여 그 오차만큼의 값을 보정하여 PV 값으로 출력하니, 결국 사용자가 원하는 Set point 값을 맞추기 위해 컨트롤러 스스로 + , - 등을 쉬지 않고 반복합니다. 그러니 정확도가 Open loop Control에 비해 비약적으로 뛰어날 수 밖에 없겠죠?

하지만, 위의 동작들을 수행하려다 보니 시스템이 복잡해지고 어려워 집니다. 시스템이 복잡해지고 어려워지니 당연히 비용이 상승합니다. 실질적으로 Close loop control 시스템을 적용한 장비들은 비용이 비싸다는 것을 확인 할 수 있습니다. 

2.4 사용예시

- 속도제어/차간간격을 유지하는 어댑티브 크루즈 컨트롤

- 일정온도를 지속적으로 제어하는 냉장고/에어컨

- 위치제어를 위한 로봇 

 

 

많은 산업현장에서는 저비용, 고효율을 위해 비용과 노력이 들어가는 Closed Loop Control 시스템 보다는 Open loop Control 시스템을 많이 적용합니다. 필요에 따라 다르겠지만 온도를 제어 하는 상황에서 허용편차가 1도냐 0.01도냐에 따라 사용하는 제어 기법이 바뀌곤 합니다.