4. 비례 적분(PI) 제어기
비례제어 기능만을 단독으로 사용할 때 생기는 Offset 문제를 해결하기 위하여 적분제어 기능을 도입한 것이 비례-적분제어이다. 적분제어는 오차의 시간 적분치에 비례한 크기의 출력을 연속적으로 내는 제어동작이다. 적분제어는 단독으로는 사용하지 않고 비례제어와 같이 사용되므로 비례-적분제어라 한다.
비례-적분제어는 Offset을 0으로 만들 수 있으나, 적분제어 자체만으로는 반응을 느리게 하고 Overshoot도 발생시키는 단점을 가지고 있다. 이는 적분제어가 누적된 에러의 크기에 대한 반응을 하기 때문이며, 처음 오차가 생기기 시작하는 시점에서는 제어기 변화값이 작아서 결과적으로 느린 제어를 하게 된다.
그림 4는 비례-적분제어에서 출력값이 Set Point에 어떻게 접근하는가와 제어량에 대해 나타낸다.
그림4 에서 곡선의 최고점은 Overshoot(최대오차, Output과 Set Point의 차가 최대가 될 때의 값)를 나타낸다. Overshoot는 제어할 장치에 따라 무리를 주거나 파괴할 위험을 가지고 있으므로 좋지 않은 요소이다. Overshoot을 감소시키고 응답속도를 개선시키기 위해 D 제어를 도입을 필요로 하게 된다.
그림 4 비례 적분 제어의 특성
여기서, 적분 제어 부분은 부하의 변화나 공정 반응에 의해 지연에 관계 없이 설정값이 유지될 때까지 최종 교정 장치를 재배치시킨다. 이와 같은 관계로 제어의 비례 대역을 증시시켜서 좀더 강력하게 설정값으로 복귀하도록 한다. 제어기가 PI 제어 방식을 사용한 밸브 위치 제어일 경우에 제어 밸브의 위치는 다음 값에 의해 결정된다.
