피드백 루프는 출력 측정값을 기반으로 동작을 조정하는 시스템입니다. 출력은 입력으로 되돌아갑니다. 출력이 너무 낮으면 시스템은 노력을 증가시키고, 너무 높으면 노력을 감소시킵니다. 이러한 루프를 통해 시스템은 목표치에 근접하게 유지됩니다.

로봇 공학에서는 피드백 루프가 도처에 존재합니다. 모터 컨트롤러는 위치를 측정하고 전압을 조절하며, 드론은 기울기를 측정하고 로터 속도를 조절합니다. 로봇 팔은 힘을 측정하고 파지력을 조절합니다. 피드백이 없다면 시스템은 개방 루프 방식으로 작동하여 변화하는 환경 조건에 따라 불안정해집니다.

피드백 루프의 구성 요소

• 센서: 출력을 측정합니다.
• 비교기: 측정값을 설정값과 비교합니다.
• 컨트롤러: 보정값을 계산합니다.
• 액추에이터: 보정값을 적용합니다.
• 플랜트: 제어 대상 시스템.

음성 피드백은 안정화를 가져오고, 양성 피드백은 오류를 증폭시킵니다. 대부분의 제어 시스템은 오류를 증가시키는 것이 아니라 줄이는 것이 목표이기 때문에 음성 피드백을 사용합니다. 피드백 루프의 이득은 오류를 얼마나 적극적으로 보정하는지를 결정합니다. 이득이 높으면 빠르게 보정되지만 진동이 발생할 수 있습니다. 이득이 낮으면 안정적이지만 보정 속도가 느립니다. 피드백 루프를 조정하는 것은 로봇 공학의 핵심 기술이며, 일반적인 시스템을 이해하는 데에도 유용한 개념입니다. 결과를 측정하고 조정하는 모든 과정은 피드백 루프를 실행하는 것입니다. 개념 자체는 간단하지만, 제대로 구현하는 것은 쉽지 않습니다.