비례 제어는 오차에 비례하는 출력을 생성합니다. 오차가 두 배가 되면 출력도 두 배가 됩니다. 오차가 작으면 출력도 작아집니다. 제어기는 목표값에서 멀리 떨어져 있을 때는 더 강하게 제어하고, 가까워질수록 약하게 제어합니다. 이는 가장 단순하고 직관적인 제어 방식입니다.

비례 이득 Kp는 컨트롤러의 반응 속도를 결정합니다. 이득이 높으면 반응 속도는 빠르지만 발진 위험이 있습니다. 이득이 낮으면 안정적이지만 반응 속도가 느립니다. 컨트롤러 출력은 Kp에 오차를 곱한 값입니다. 계산은 간단하지만, 튜닝은 쉽지 않습니다.

비례 제어 행동

• 대규모 오류에 대한 빠른 대응.
• 일정 부하 조건에서의 정상 상태 오차.
• 이득이 너무 높으면 발진이 발생합니다.
• 게인이 너무 낮으면 응답이 느려집니다.
• 적분항 및 미분항과 함께 사용되는 경우가 많습니다.

정상 상태 오차가 가장 큰 약점입니다. 중력이나 마찰에 저항하여 일정한 위치를 유지하기 위해 시스템이 일정한 출력을 필요로 한다면, 해당 출력을 생성하기 위해서는 비례 항에 0이 아닌 오차가 발생해야 합니다. 이는 시스템이 설정값보다 낮은 위치에 수렴한다는 것을 의미합니다. 적분 항을 추가하면 이 오차를 제거할 수 있고, 미분 항을 추가하면 진동을 줄일 수 있습니다. 대부분의 실제 제어기는 이 세 가지 항을 모두 사용합니다. 하지만 일부 응용 분야에서는 비례 제어만으로도 충분합니다. 간단한 라인 추종 로봇은 비례 제어를 사용하여 방향을 조절할 수 있습니다. 로봇이 라인에서 멀어질수록 되돌아오려는 힘이 더 강해집니다. 로봇이 항상 움직이고 있기 때문에 오차가 수렴하지 않으므로 이러한 방식이 가능합니다. 비례 제어는 기본 원리이며, 다른 모든 제어 방식은 이 기초 위에 구축됩니다.