DC모터제어 실험

소개글

DC모터제어 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험제목

2. 실험목적

3. 실험이론

4. 실험기구

5. 실험방법

6. 실험결과 및 토의

7. 참고문헌 및 사이트

본문내용

115
100
98
5일 때
180
180
165
153
153
140
133
120
115
105
93
3일 때
180
175
165
158
146
136
126
117
107
99
90
(2) 반시계 방향일 때
U-151
U-157 입력각
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
U-158지시각
9일 때
180
190
190
195
195
216
216
216
257
257
257
7일 때
180
185
196
201
215
216
223
225
265
265
265
5일 때
180
183
195
203
212
215
240
240
245
265
267
3일 때
180
183
192
207
211
226
231
242
250
268
273
※추가. 오실로스코프로 오차전압을 측정하여 Attenmotor 값의 변화에 따른 오차전압의 변화를 한 화면에 나타내어 그래프를 그리고 그 그래프에 대해 간략하게 설명하시오
(1)시계 방향 일 때
▶오실로스코프를 이용하여 오차전압의 변화를 보면 U-152 지시각이 9일 때가 오차전압이 가장 작고 3으로 가면서 커짐은 알 수 있다. 그리고 1일 때에는 발산을 하게 된다.이는 정상상태에서는 외란이 없을 경우 위치를 정확히 제어할 수 있지만 외란이 있을 경우 정상상태 오차는 Attenmotor의 값이 클수록 감소함을 알 수 있다.
(2)반 시계 방향 일 때
▶반시계 방향일 때는 시계방향과 부호만 다를 뿐 비슷한 양상을 보이고 있다.
2. 요점정리
(1) U-151에 의하여 회로의 이득을 저하시키면 저하시킬수록 불감대가 폭넓게 생기면서 회전위치 오차 각이 큼을 알게 된다. 이를 수식으로 설명하라.
Attenuator ()에 증폭이 커질수록 (y와 비례관계에 있으므로) 오차 각이 커짐을 알 수 있다.
(2) 이 폐루우프(closed-loop)제어계의 블록 다이어그램을 그리시오.
(3) servo회로의 이득이 크면 그 만큼 회전오차 각이 작아지고 또한 응답속도가 빨라짐을 알 수 있다. 이를 수식으로 설명하라.
위 식에서 servo회로의 이득이 크면 가변저항 값이 커지고 회전 오차각이 작아진다. 따라서 오차가 작으므로 응답속도 값을 찾는데 빨라진다.
(4) 위치제어의 정밀도를 높일 수 있는 방법에 대하여 약술하라.
위치설정 Potentiometer와 위치검출 Potentiometer의 회전각 분해 능력에 따라
그 각도 분해력 만큼 정밀한 위치제어를 할 수 있다.
Potentiometer의 실효 원둘레가 커야한다.
내부 저항선이 가늘고 고밀도로 감겨져야 한다.
고정밀도의 Potentiometer를 사용한다.
Potentiometer의 회전각에 의한 저항비를 일정하게 한다.
실험 3. DC 모터 위치제어 실험 (PC 이용)
1.결과 정리
비례게인 (KP)
적분게인 (KI)
미분게인 (KD)
3.2
0.01
0.075
Setting Time(Ts)
Rising Time (Tr)
Overshoot (Mp)
Omega ()
Zeta ()
Sigma ()
0.285
0.07
0.10526
25.71429
0.582493
16.14035
●DC모터의 위치제어 시간응답 곡선
2. 요점정리
(1) P와 D 이득에 따른 시스템의 반응을 기술하시오.
제어시스템에서 P Gain은 제어기 출력이 오차의 크기와 비례한다. 이것은 제어 시스템의 보정요소가 요구되는 보정량에 비례하는 신호를 받는 것을 의미한다.
그림 1에서는 이러한 제어기의 출력이 오차의 부호나 크기에 대하여 어떻게 변하는지를 보여준다. 제어기 출력과 오차 사이의 이러한 선형관계는 어떤 오차의 특정 범위 위에만 존재하려는 경향이 있으며, 이를 비례대역이라 한다.
그림 1
제어의 비례 모드는 전달함수 가 허용할 만한 수준으로 오프셋을 줄이기에 충분하도록 크게 만들어진 공정에 사용된다. 그러나 전달함수가 크면 클수록, 시스템이 진동하고 불안정하게 될 가능성은 증가한다.
제어의 미분모드는 설정점으로부터 제어기 출력의 변화는 오차신호의 시간에 대한 변화율에 비례한다. 미분제어에서 오차가 변하자마자 제어기의 출력은 그 값이 아닌 오차신호의 변화율에 비례하므로 꽤 큰 출력이 있을 수 있다. 오차 신호에 대한 빠른 초기 응답이 발생된다. 그러나 정상상태 오차가 변화율이 0인 시스템이 있다면 이때 미분제어기는 변화율이 없기 때문에 응답하지 않는다. 이러한 이유로 인해 미분제어는 항상 비례제어와 결합된다. 비례부분은 정상상태신호를 포함하여 전체 오차에 대해 응답하는 한편, 미분부분은 변화율에 대해서 응답한다.
비례미분제어기를 보면 제어기출력은 미분작용 때문에 초기에 갑자기 변화하고 뒤이어 비례작용으로 인하여 점차적으로 변화한다. 이 제어형태는 빠른 공정변화를 다룰 수 있다.
(2) 최적의 이득을 구하고, 그렇게 판단한 근거를 기술하시오.
▶P=3.2 , I=0.01 , D=0.075
먼저 실험조건에서 <0.5, <0.15 <1.5s 를 만족하는 이득을 구하는 문제이기 때문에, 여러 번의 실행 착오 끝에 위의 결과를 넣어서 실행 하였을 때 각각
=.0.07 =0.10526, =0.285
이 결과가 나왔다 이는 처음에 주어진 성능을 만족하는 결과이다.
2.결과및 토의
이번실험은 개루프 제어와 폐루프 제어를 이용하여 D.C 모터를 자동 제어하는 데에 대한 기본 원리와 그 방법을 익히는 실험이다.
이번 DC모터 제어 실험을 통해 모터속도 및 입력특성과 기본적인 폐회로 속도제어, 페회로 위치제어에 대한 이해를 높일 수 있었다. 모터는 산업계의 많은 분야에서 이용되어지고 있고 응용분야 또한 VCR, OA기기, NC공작기계, FA기기 산업용 로봇 등 다양한 분야로 확대되고 있다. 이런 응용분야를 이해 하기 위해 또한 DC 모터 서보제어를 이해하기 위한 기초가 되는 사항들을 직접 실험해 봄으로서 DC모터 제어에 대한 이해를 높일 수 있었다. 위와 같이 제어분야의 실험을 해봄으로써 각 제어기의 특징을 몸으로 체험해보는 계기가 되었다. 이는 이론으로만 들어왔던 각 분야에 대해서 더욱 자세히 이해할수 있게 함으로써 실제 제어를 해야하는 상황에서의 어려움을 알수 있게 해준 것 같다.

키워드

기계,   공학,   실험,   DC모터,   계측