피드백 제어 연습문제 정답
시행일·최종 수정일: 2026년 9월 1일
정답을 보기 전에
먼저 각 문제에 자신의 말로 답해본 뒤 해설과 비교해 보세요. 표현이 달라도 핵심 개념과 계산 과정이 맞으면 정답으로 볼 수 있습니다.
1. Open-loop와 Closed-loop Control의 차이를 이동 Robot 속도 제어로 설명하세요.
정답과 해설
Open-loop는 측정 없이 정한 Motor 출력만 보냅니다. Closed-loop는 Encoder로 실제 속도를 측정하고 목표 속도와의 Error에 따라 Motor 출력을 계속 수정합니다.
2. Setpoint가 1.0, Measurement가 0.72일 때 Error를 계산하세요.
정답과 해설
0.28입니다. e = Setpoint − Measurement = 1.0 − 0.72로 계산합니다.
3. Encoder 방향이 반대로 설정되면 Feedback Loop가 위험해질 수 있는 이유는 무엇인가요?
정답과 해설
출력을 높였을 때 측정값이 반대 방향으로 변해 Controller가 Error가 더 커졌다고 판단하고 출력을 계속 높일 수 있습니다. 음의 Feedback이 양의 Feedback으로 바뀌어 발산합니다.
4. P Gain을 지나치게 높였을 때 나타날 수 있는 현상을 두 가지 쓰세요.
정답과 해설
대표적으로 Overshoot와 지속적인 진동이 생길 수 있으며, 더 높으면 불안정하게 발산할 수 있습니다.
5. P Control에서 정상상태 오차가 남을 수 있는 조건을 설명하세요.
정답과 해설
일정한 경사나 마찰을 상쇄하려면 0이 아닌 출력이 계속 필요한데 P 출력은 Error가 0이면 0이 되는 Plant에서 정상상태 오차가 남을 수 있습니다.
6. I 항이 정상상태 오차를 줄이는 원리를 설명하세요.
정답과 해설
작은 Error도 시간에 따라 누적하여 지속적인 Disturbance를 상쇄할 만큼의 출력을 만들어 냅니다.
7. Integral Windup이 발생하는 과정과 위험성을 설명하세요.
정답과 해설
Actuator가 포화되거나 막혔는데 Error를 계속 적분하면 내부 적분값만 커집니다. 제한이 풀린 뒤에도 큰 출력이 남아 Overshoot, 폭주와 긴 회복 시간을 만듭니다.
8. Conditional Integration은 어떤 경우에 적분을 중단하나요?
정답과 해설
출력이 상한 또는 하한에 포화되었고 현재 Error의 적분이 그 포화를 더 심하게 만드는 방향일 때 중단합니다.
9. D 항이 Sensor Noise에 민감한 이유는 무엇인가요?
정답과 해설
작은 측정 변화도 짧은 dt로 나누어 변화율을 구하므로 빠른 Noise가 크게 증폭되어 출력에 나타나기 때문입니다.
10. Derivative on Measurement가 Derivative Kick을 줄이는 이유는 무엇인가요?
정답과 해설
Setpoint를 Error와 함께 미분하지 않으므로 Setpoint가 계단처럼 바뀌어도 그 급변이 D 항에 직접 들어가지 않기 때문입니다.
11. Derivative Filter의 τ_f를 크게 하면 생기는 장단점은 무엇인가요?
정답과 해설
빠른 Noise를 더 강하게 줄이는 장점이 있지만 D 항 반응이 느려지고 지연이 커지는 단점이 있습니다.
12. PID Library 사이에서 Gain 숫자를 그대로 복사하면 안 되는 이유는 무엇인가요?
정답과 해설
Parallel과 Standard Form처럼 제어식이 다르고, Ki·Kd의 단위와 Sample Time 반영 방식도 다를 수 있기 때문입니다.
13. Step Response에서 확인할 대표 지표 네 가지를 쓰세요.
정답과 해설
Rise Time, Overshoot, Settling Time, Steady-state Error를 확인합니다. 반복 진동과 출력 포화도 함께 살피는 것이 좋습니다.
14. Feedforward와 Feedback의 역할 차이를 Robot Arm 중력 보상으로 설명하세요.
정답과 해설
Feedforward는 자세와 Model로 예상한 중력 Torque를 Error가 생기기 전에 제공합니다. Feedback은 Model 오차, 마찰과 예상하지 못한 하중으로 남은 Error를 보정합니다.
15. Cascaded Control을 안쪽 Loop부터 튜닝해야 하는 이유는 무엇인가요?
정답과 해설
바깥 Loop는 안쪽 Loop가 목표를 빠르고 안정적으로 따른다고 가정하기 때문입니다. Current Loop, Velocity Loop, Position Loop 순으로 안쪽부터 안정화해야 각 단계의 동작을 분리해 조정할 수 있습니다.
학습 마무리
틀린 문제는 강의의 관련 장을 다시 읽고, 용어뿐 아니라 각 개념이 실제 로봇에서 어떤 역할을 하는지 설명해 보세요.