진동, 소음 계측기 전문 업체 싸이러스㈜입니다.
이번에는 m+p international영국 지사에서 근무를 하고 있는 Mr. George Brett이 Linkedin에 올린 “Knowledge that resonates: The importance of control loop duration! (공감되는 지식: 제어 루프 시간의 중요성!)“을 한글로 번역을 하였습니다.
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VibControl에서 테스트 정의를 저장할 때 다음과 같은 메시지를 본 적이 있으실 겁니다:
“Low Control Loop Count (Level, Count) (-12.00dB, 1.00)”
본질적으로 이 메시지는 본 시험 전의 낮은 레벨(Lead-in levels) 단계에서, 제어기(Controller)가 진동기(Shaker)의 응답을 정확하게 제어하기 위한 시간이 충분하지 않다는 경고입니다. 낮은 레벨에서 안정적인 제어가 확립되지 않으면, 제어기는 실시간 상황에 급급하게 대처하게 되어 상당한 오차를 유발하거나 장비 손상을 초래할 수 있습니다.
잘 아시다시피 랜덤 진동 시험에서 제어기는 시간 데이터 블록을 샘플링하여 주파수 데이터(PSD)를 생성합니다. 그리고 이 데이터를 바탕으로 목표 응답(Target response)에 맞추기 위해 드라이브 신호를 어떻게 조정할지 결정합니다. 이 과정은 즉각적이지 않으며, 완전한 한 블록을 형성할 만큼의 데이터가 쌓일 때까지 샘플별로 구축됩니다. **블록 시간(Block time)**은 다음과 같이 정의됩니다:
Block time = (1 / 샘플 속도) * 블록 크기
또는
Block time = 1 / 주파수 분해능(Frequency Resolution)
하나의 **제어 루프(Control loop)**는 여러 개의 블록으로 구성되며, VibControl에서는 이를 **"루프당 평균 횟수 k(Averages per loop k)"**라고 정의합니다. 예를 들어 루프당 평균 횟수 k가 5라면, 하나의 평균값은 5개의 데이터 블록을 통해 형성됩니다.
여기에 더해, VibControl은 각 레벨마다 최소 3번의 제어 루프를 수행하도록 설정되어 있습니다. 이는 각 드라이브 조정이 목표 레벨에 충분히 도달했는지 평가하기 위함입니다.
💡 요약 및 예시
주파수 범위와 라인 수(Lines)를 설정하여 1Hz의 분해능을 얻었다고 가정해 봅시다.
(참고로 샘플 속도는 주파수 범위의 2.56배이며, 블록 크기 또한 라인 수의 2.56배입니다.)
블록 시간 (Block time): 1 / 1Hz = 1초
루프당 평균 횟수 k가 5일 때의 제어 루프 시간: 5 * 1초 = 5초
낮은 레벨에서 허용되는 최소 시간: 5초 * 3루프 = 15초
즉, 위 예시의 경우 낮은 레벨에서 최소 15초는 유지되어야 제어기가 안정적으로 작동할 수 있습니다.
혹시 사용 중인 장비에서 특정 분해능(Resolution) 설정 시 적정 제어 시간을 계산하는 데 도움이 필요하신가요? 구체적인 설정값을 알려주시면 계산을 도와드릴 수 있습니다.
자세한 내용을 원하시면 sales@cylos.co.kr, 031-251-1905로 문의를 주시거나, 싸이러스 홈페이지를 참고하시기 바랍니다.
참고자료 (reference) :
1. 싸이러스 홈페이지 (www.cylos.co.kr)
2. mp 홈페이지 (www.mpihome.com)
3. Linkedin
4. 싸이러스 네이버 블로그 (https://blog.naver.com/cylos_co)
