액위 제어 실험(Level Control Experiment)

소개글

액위 제어 실험(Level Control Experiment)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.요약

2.이론

3.실험장치

4.실험 방법

5.실험 결과

6.고찰

7.결론

8.인용 부호

본문내용

이 노이즈를 포함한 작은 제어편차에 대해서도 변화율이 변화하기 때문입니다.
실험장치
이번 실험에 사용된 컴퓨터의 모니터. 모니터 화면에 보면 현제 PV값과 sp값 이 그래프로 출력이 되고 있다. 상단에는 op값과 sp값 PV값 TD, TI kp값등이 표시된다.
모니터 하단에 있는 실험기기. 전원 트랜스. 각종신호를 컴퓨터로 전송 하는 역할과 전원을 공급하는 역할을 하는 장치이다.
실험 방법
①수조에 물을 펌프의 상단 까지 채우고 전원트랜스의 스위치를 켠다.
②컴퓨터를 켜서 프로그램을 실행 시키면 실행 화면이 뜬다.
③화면에서 5를 입력하여 파일명을 입력 한다 파일명이 겹치지 않도록 각 실험조마다 다른 파일명을 사용 하도록 한다.
ex:01분반 5조 1번째 실험 A-5-1
④화면에서 각번호를 실행하여 이하의 값들을 변화 시킨다.
sp, kp, TD, TI등을 변화 시킨다.
최조의 값은 이미 입력되어있으며 그값은 아래와 같다.
sp:30 kp:1.00 TD:0.00 TI:2
(책에는 99.9 지만 99.9면 정상 상태가 안되니 2에서 정상 상태로 맞춘 후 실험한다.)
⑤ ④번의 값들이 종햐져 있으면 제어기의 펌프 스위치를 켠다.
약 10분정도 기다리면 화면의 pv값이 30정도에서 정상 상태를 유지한다.
⑥정상 상태가 되면 아래표의 값들을 바꾸면서 6번의 실험을 하게되는데 우선 첫 번째 실험의 sp를 50으로 한다.
(화면의 sp 값은 1번으로 입력하여 변화 시킬수 있으며 kp는 2번 TD는 3번 TI는 4번으로 바꿀수있다.)
정상 상태가 될 때까지 실험한다.
sp:30
kp:1.00
TD:0.00
TI:2
실험1
50
1
0
99.9
실험2
50
0.5
0
99.9
실험3
50
5
0
99.9
실험4
50
1
1
99.9
실험5
50
1
0
10
실험6
50
1
0
2
⑦실험이 끝나면 실행화면의 7번으로 저장하고 재시작 한다.
(주의: 저장할 파일명을 확인 한다.)
⑧저장을 하면 다시 처음과 같이 되며 이때 새로운 이름을 지정한다.
⑨다시 ④번의 방법으로 돌아가서 실험을 반복한다.
⑩마지막 실험이 끝나면9번을 누르면 저장이 되면서 프로그램이 종료 된다. 실험이 끝나면 펌프를 끈다. 저장할 디스켓에 자신의 실험 파일을 복사 한다.
( COPY c:A-5-* a:) 로 디스켓에 복사.
컴퓨터를 park 시킨다. 컴퓨터를 끈다.
전원 트랜스의 스위치를 끈다.
모든 전원이 꺼져있는지 확인한다.
실험 결과
1번째 실험 sp:50 kp:1.00 TD:0.00 TI:99.9
2번째 실험 sp:50 kp:0.5 TD:0.00 TI:99.9
3번째 실험 sp:50 kp:5 TD:0.00 TI:99.9
4번째 실험 sp:50 kp:1.00 TD:1.00 TI:99.9
5번째 실험 sp:50 kp:1.00 TD:0.00 TI:10
5번째 실험 sp:50 kp:1.00 TD:0.00 TI:10
결과
Kc의 영향 분석
Kc값은 2번째 실험과 3번째 실험에서 보는 봐와 같이 값이 작아지면 측정치의 변화가 느리고 값이 크면 아주 빠르게 값이 변화 한다.
TD의 영향 분석
TD의 값을 0->1로 변화해서 측정한 그래프가 4번째 실험인데 보이는 바와 같이 PV는 전혀 sp값으로 가려 하지 않고 매우 낮아진 값으로 변화 하는 것을 볼 수 있다.
TI의 영향 분석
TI값은 99.9 일 때는 PV값이 안정적이지 않고 위아래로 크게 진동하는 현상을 보여 주고 있으며, 10일 때는 그 정도가 조금 덜해지고 2일 때는 10일 때보다 더욱 진폭이 작아지며 안정 될려는 것을 볼 수 있다.
종합적 분석
PID제어에서 Kc값은 제어의 컨트롤 속도와 관련이 있고 TD값은 액위 제어 에서는 그 값이 0에서 변화하면 전혀 제어가 되지 않고, TI값은 제어의 진폭에 관련이 있다. 특히 TI는 값이 작을수록 진폭이 작고 액위의 변화가 적다는 것을 알 수 있다.
고찰
이번 실험은 PID제어를 액위 제어에 응용하여 각각 파라미터의 변화에 따른 그변화를 보고 각 파라미터에 효과에 대하여 알아보는 실험이었다.
일단 실험에 앞서서 PID제어란 소프트웨어를 사용하여 미분 적분제어를 하는 것으로 간단한 구조와 뛰어난 제어 성능으로 산업현장에서 많이 사용되는 제어방법이다. 우리는 이제어법에 대하여 실험을 하면서 졸업 후에 산업 현장에서 제어 계통에 종사하게 될 때에 대비하여 PID제어를 알고 좀 더 익숙해지고자 이번 실험을 하게 된 거 같다.
이번 실험을 하면서 컴퓨터로 값을 너어 준 후에 실험 장치의 밸브 움직임이나 액위가 변하는 것을 관찰 해보았다. 그중에 밸브의 움직임을 집중적으로 보았는데 3번째 실험 때는 밸브의 기어가 어긋나서 액위가 제일위까지 다 차기도 했었다. 이것을 보면서 제어 프로그램이 뛰어나도 밸프나 그런 것들이 잘 정비 되어있지 않으면 소용이 없다는 것도 알게 되었다.
액위 제어에서 PID제어는 TI나 Kc값은 비교적으로 제에가 잘되는거 같지만 TD제어는 되지 않는 것 같다. 4번째 실험에서 그래프를 보면 측정치가 설정치 근처로 가지 않고 매우 낯은 값으로 변한다.
이번 실험을 내가 하면서도 모르는 부분이 많아서 많은 의문점 남지만 공장에 많이 사용되는 PID제어에 대하여 많이 알게 된 거 같다.
결론
TI값 변화에 따른 PID변화
이 그래프는 PID에 대한 TI값 변화에 따른 PID변화를 표시 한 것이다.
이번 실험 결과는 이와 비슷하게 나왔다. TI값 변화는 이번실험이 비교적 정확하게 나온 것 같다.
Kc값의 변화에 따른 PID변화
이것은 Kc변화에 따른 PID변화이다.
이번실험은 이와 비슷하게 나왔지만 1번과 2번 실험이 별 차이가 없어서 비교하기가 상당히 어려웠다.
TD값에 따른 PID변화
이것은 TD값 변화에 따른 PID변화의 그래프이다
하지만 이번 실험에서는 TD값이 변하면 그래프는 바닥을 기어서 제대로 된 결과인지 알 수가 없다.
인용 부호
sp: 설정치
PV: 측정값
PID: 비례적분미분제어
Kc: kp 비례제어 상수
TI: 미분제어 시간
TD: 적분제어 시간
op:오차값
참고 문헌 사이트
http://www.kdtsys.co.kr
http://www.ktechno.co.kr
도서출판 아진 공정제어

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