모터제어 실험결과 분석

목차

1. 모터의 작동원리 및 종류

2. PID Control

3. AD/DA Converter

4. Sensor

5. 실험 결과

4. 결과분석

5. 고찰

본문내용

털 신호 입력과 동일하다. 또한, 대부분의 경우, ADC의 뒷부분에 DAC가 놓여진다 해도, 아날로그 출력 신호는 아날로그 입력신호와 동일하다. 이진 디지털 임펄스는 모두 그들 자신에 의하여, 아주 긴 0과 1의 스트링처럼 보이며, 사람들이 외견상 보기에는 아무런 의미를 갖지 않는다. 그러나, 이진 디지털 신호를 번역하기 위해 DAC가 사용되었을 때, 의미 있는 출력이 나타나는데, 그 예로는 목소리나, 그림, 음악선율, 또는 기계 동작 등이 될 수 있다.
DAC와 ADC 둘 모두는 일부 DSP 응용분야에서 중요성을 갖는다. 아날로그 신호의 명료도나 충실도는 아날로그 신호를 DAC를 이용해 디지털 신호로 변환함으로써 개선될 수 있는데, 그 다음 맑아진 디지털 신호를 다시 ADC를 이용해 아날로그 형태로 바꾸면 된다.
4. Sensor
(1) Potentiometer
기계적인 위치 변화에 비례한 전기적 출력 신호를 내기 위해 사용되는 장치. 신호를 감쇄 시키기 위해 사용하는 가변저항을 말한다.
(2) Tachometer
회전축의 각 회전속도를 측정하는 장치. 분당 회전수로 특정 순간의 속도값을 나타내는 기계식전기식 계측기에 한정된다. 기계식 회전속도계는 회전체가 회전속도에 따라 증가하는 구심력으로 기계식 스프링을 인장하거나 압축할 수 있는 원리를 이용한다. 진동 리드(reed) 회전속도계는 순서대로 조율된 일 련의 리드를 이용하여 회전축의 진동 파장을 나타내 기관의 속도를 측정한다. 전기식 회전속도계에는 여러 가지 형태가 있다. 자동차의 속도계로 널리 사 용되는 맴돌이전류 회전속도계에서는 측정하고자 하는 회전축과 함께 회전하는 자석이 각속도와 비례하여 맴돌이전류를 생성시킨다. 발전(發電) 회전속도계는 직류나 교류를 발생시킨다. 급속히 회전하거나 진동하는 물체를 정지상태로 포착해 관찰하는 장치인 스트로보스코프(stroboscope)를 회전속도계로 사용 하기도 한다.
(3) Accelerometer
어떤 물체의 속도변화 비율(가속도)을 측정하는 장치. 가속도는 직접 측정할 수 없으므로 가속도계 안의 기준질량 위에 고정되어 있는 억제기에 가해진 힘을 측정한다. 가속도는 뉴턴의 제2법칙, 즉 힘＝질량×가속도로 주어진 힘과 가속도식에서 가해진 힘으로 대입하여 계산한다.
(4) LVDT
LVDT는 Linear Variable Differential Transformer의 약자로 상호자기유도 (mutual inductance)로 작동되며 분리된 운동체(armature)에 비례하는 전기적 신호를 발생하는 비접촉식 선형 변위 센서입니다. LVDT센서의 최고 장점은 매우 견고하고 무한대의 분해능을 가지고 있고 높은 온도에서나 가혹한 환경 에서도 작동 가능합니다.
(5) Pressure Sensor
기계식인 것에는 많은 종류가 있지만 그 중에서 탄성식의 full dome 이 많이 사용되고 있다. 전기식 압력 센서의 대다수는 기계적인 변위를 어떤 방법으로 전기신호로 변환하는 것이고, 기본적으로는 기계식과 동일하다.
(6) Encoder
축의 회전 변위량을 전기적 디지털 및 아날로그 신호로 변환하는 검출기로서 광 센서의 일종이다. 즉 기계적 이동량 또는 변위를 검출하여 전기적 신호로 변환 시키는 광 센서로서　회전축이 1회전 함에 따라 일정수의 Pulse가 아날 로그 신호 상태로 발생되는데 이것을 다시 내부의 파형 정형회로에 의해 디지털 신호로 변환시켜 출력함으로써 자동제어계의 위치, 속도, 각도 등을 검출하는 역할을 한다.
(7) Load Cell
로드셀은 힘을 직접 전기량으로 변환하는 것이며 스트레인 게이지를 응용한 트랜스듀서로서는 제일 먼저 개발되어 가장 많이 사용되고 있다. 로드셀의 종류는 하중감지부에 따라 링크형, 빔형, 링형, 전단웹(shear web)형등이 있다. 로드셀이 무게를 받으면 압축되거나 늘어나는 등 변형이 되는데, 이 변형량을 변형측정장치가 전기신호로 검출한 뒤 컴퓨터 장치에 의해 디지털신호로 바꾸면 무게가 숫자로 나타난다.
5. 실험 결과
(1) 시간 응답
(A) Gain=출력 범위/입력 범위 = 5.9/6 = 0.98
(B) Time Constant
1. 63%에 해당하는 전압 = 출력전압의 최소값 + 0.63*출력범위
2. time constant : 63%에 해당하는 전압에 해당하는 시간
무 부하에서의 이득 = 0.98, 무 부하에서의 시정수 = 170 ms
부하 하에서의 이득 = 0.67, 부하 하에서의 시정수 = 120ms
(2) 주파수 응답
Frequency
Output
(Volts P-P)
Phase Lag
(Degrees)
Amplitude Ratio
A
Amplitude Ratio
20log10A(dB)
10 mHz
5.9
0
0.98
-0.175
20 mHz
5.9
-2
0.98
-0.175
50 mHz
5.9
-4
0.98
-0.175
100 mHz
5.8
-6
0.97
-0.265
200 mHz
5.7
-13
0.95
-0.446
500 mHz
5.2
-29
0.87
-1.210
1 Hz
4.0
-48
0.67
-3.479
2 Hz
2.5
-67
0.42
-7.535
5 Hz
1.1
-74
0.18
-14.895
10 Hz
0.6
-113
0.10
-20.000
그래프자리
(3) 2차 시스템
값들을 표 7.1에 기입하라.
Gain Kc
Overshoot
ζ
Tp seconds
ωd rad/sec
ωn rad/sec
2.5
(3.150-1.500)/1.500 = 1.1
0.23 s
4. 결과분석
○ 실험 (1)의 결과를 보면 distribution이 있을 때의 시정수와 이득이 무 부하일때의 결과 보다 작다는 것을 알 수 있다. 이것은 부하가 있을 때 보다 부하가 없을 때 steady state value에 보다 빠른 시간에 도달한다는 것을 뜻한다.
○ 절점주파수를 찾는데 실험오차인지 매뉴얼이 값보다 조금 큰 값 을 얻었다.
○ 2차시스템 실험에서 감쇠가 있기 때문에 steady state value에 시스템이 접근한다는 것을 알 수 있었다.
5. 고찰
우선, 게인의 오차를 계산하기 위해 시간응답과 time constant를 구한는 실험을 하였다.

키워드

모터,   기계,   실험,   전기,   전자,   예비보고서