[NC] 2.1 _ Feed-forward 제어 시스템과 Feed-back 제어 시스템

   위치 결정 / 이송 제어 에서는, 목표의 성능을 만족하기 위해서 Feed-forward 제어와 Feed-back 제어의 두가지 제어방식으로 정교하게 사용하고 있다. 전자는 open loop control, 후자는 closed loop control 으로도 불린다.

   두 방식의 특징에 대하여 Fig. 2.1 을 사용하여 설명한다. 먼저, 제어시스템의 입출력과 구성요소를 다음과 같이 설명한다.

> 제어대상 : 축 서보 시스템에서 모터와 같은 액츄에이터를 포함하는 구동기구를 나타낸다. 제어대상은 여러가지 물리량으로 나타내는 것이 가능하다. 제어의 목적을 대표하게 되는 수치를 제어량 (controlled variable) 이라 한다. 축 서보 시스템에서는 피구동체의 속도 및 위치가 제어량이 된다. 

> 지령치 (command) 혹은 목표치 (reference) : 제어량이 이러했으면 좋겠다라는 값이 된다. 제어이론의 교과서에서는 목표치로 적히지만, 실제 현장에서는 지령치라고 하는 경우가 많기에, 여기에서도 지령치라고 부르겠다. 제어의 목적에 의하여 위치, 속도, 토크 (전류) 등이 지령치가 된다.

> 조작량 (manipulated variable) : 제어량을 효율 좋게 변화시키는 것이 가능한 입력이 있다. 조작량은 액츄에이터의 종류 및 제어시스템의 구성법에 따라 여러가지로 정의 된다. 여기에서는 모터를 액츄에이터로 사용하는 제어시스템을 취급하기에 모터전류 및 토크, 추력을 조작량으로 하겠다.

> 외란 (disturbance) : 제어량에 영향을 주게 되는 외적인자이다. 외적이라 하면 제어시스템에서 봤을때 바깥이라는 의미로, 기구에 내재하는 마찰같은 것들도 외란이라 할 수 있다. 

> 피드백 신호 : 검출부에서 변환된 제어량의 신호이다. 해석에 있어서는 검출부는 이상적으로 1 로 취급되어, 피드백 신호도 제어량으로 취급되는 경우가 많다.

> 편차 (error) : 지령치에서 피드백신호를 뺀 값이다.

   Fig. 2.1 (a) 의 Feed-forward 제어에서는, 제어기와 제어량을 참조하지 않고, 제어대상의 응답을 예측하여 지령치에서 조작량을 결정하게 된다. Feed-forward 제어는, 제어량을 검출하는 센서가 필요하지 않고, 응답이 빠르고, 제어장치도 간단하여 저렴하다. 이에 반하여, Feed-back 제어는 센서가 필요하고, 응답에 delay가 발생하며, 제어장치가 복잡해지지만, 외란과 제어대상의 변화에 대응이 가능하다.