DC 모터제어 결과 보고서

목차

Ⅰ. 예비 보고서

1. Motor의 작동원리 및 종류

2. PID Control

3. AD/DA Converter

6. Sensor

Ⅱ. 결과 보고서

1. 시간 응답

* 고 찰

본문내용

mHz
5.8
-2°
0.97
-0.265
50 mHz
5.8
-4°
0.97
-0.265
100 mHz
5.75
-7°
0.96
-0.355
200 mHz
5.6
-12°
0.93
-0.630
500 mHz
5.05
-30°
0.84
-1.514
1 Hz
3.95
-48°
0.66
-3.609
2 Hz
2.5
-68°
0.42
-7.535
5 Hz
1.1
-82°
0.18
-14.895
10 Hz
0.55
-106°
0.09
-20.915
Amplitude Ratio=
(3)Cut-off frequency
From slope(Hz)
From -3dB point(Hz)
From -45°(Hz)
Average(Hz)
0.987
0.897
0.619
0.834
(4) Kp - T (시간과 주파수 테스트의 비교)
Test
Gain Kp
Time Constant
Time
0.95
0.160
Frequency
0.95
2차 시스템
Gain Kc
Percent Overshoot
Tp seconds
wd rad/sec
wn rad/sec
1.5
45.9%
0.256
0.285
11.023
11.403
※ fv = 3.050, Mp = 4.45 overshoot=1.4
(4.45-3.05)/3.05*100=45.9%
= 0.459 이용해서 품 =0.256
wd = (π/0.285) =11.023
* 고 찰
1.T값과 Kp값의 변화와 PID게인들의 의미
-먼저 Kp값이 0이 아닌값을 가지게 되면 시스템에서는 P게인에서의 제어가 일어나는데 K p값이 올라갈수록 에러값은 줄어들게 된다. 그러나 진동이 생겨 시스템이 불안정하게 되어진다. 그래서 P게인의 값을 줄이고 이것을 보안해 주기위해 D게인이 사용되어진다.D게인에서 미분이득 Kd는 시스템의 안정도를 향상시키는 효과를 갖고 있어서, 오버슈트를 줄이고, 과도응답 특성을 향상시킬 수 있지만 잡음에 약하다. 나머지 적분이득 Ki는 정상상태 오차를 제거하는 효과를 가지고 있지만, 과도응답 특성을 좋지 않게 만들 수 있다. 그래서 이 특징을 가지고 PID제어기를 만들 수 있다. T는 TIME CONSTANT로서 정격회전수의 63.3%까자 도달했을 때 걸리는 시간을 말한다. 여기서 부하 상태가 무부하상태보다 제어되어지므로 빨리 TIME CONSTANT에 도달한다는 것을 실험으로 알 수 있었다.
PID제어기 (비례-적분-미분 제어기)
-비례 제어(Proportional Control) : 오차(error)에 비례하는 제어
-적분 제어(Integral Control) : 오차의 크기와 존재 시간에 비례하는 제어
-미분 제어(Derivative Control) : 오차가 변화하는 비율에 비례하는 제어
비례 제어기(P 제어기)의 특징
-오차에 비례하는 제어로서 간단하여 가장 많이 활용되고 있으며 진동하는 잔류편차는 P제어기만으로는 제거 불가하다. 또한 비례이득이 클수록 응답속도는 빠르다. 그러나 너무 크면 진동 발생하므로 적당해야 한다.
*미분 제어기(D 제어기)의 특징
-오차가 변화하는 비율에 따라 비례하는 제어로서 속응성을 향상시키지만, 발산가능성이 있으므로 단독 사용보다는 P 혹은 P와 I 제어와 함께 사용하며 오버슈트를 감소시키는 역할을 한다.
*비례 제어(P 제어)
-실제의 경우에는 제어대상에 적분요소(1/s)가 없는 경우에는 사용할 수 없다.
2. Cut off frequency
-관심주파수 대역의 상한 주파수를 차단 주파수라 하며, 관음향학의 경우에는 다음과 같은 특수한 의미를 지닌다. 임의의 단면을 갖는 도파관(Wavequide)내에 음파가 전파될 때, 단면방향으로의 n번째 음파모드가 발생되는 주파수를 n번째 모드의 차단 주파수 fn
이라 하며, 가진주파수가 fn보다 클 경우 그 모드는 주축을 따라서 전파하며, 작을 경우 그 모드는 주축을 따라서 지수함수적으로 감쇠하게 된다.
3.2차 시스템 그래프의 형태
-그래프를 보면 감쇠계수가 1일경우에 안정해지지만 1보다 작을수록 진동하며 불안정해지는 것을 그래프로 알 수 있다. 1보다 큰 양의 중근을 가질경우에는 그래프처럼 가다가 발산하게되어 불안정해진다. 두 음의 실근을 가질경우에는 일정해지지만 두 양의 실근을 갖거나 양의 중근을 가지면 발산한다. 그리고 음의 중근을 가졌을 경우에는 시간이 지난후에 일정해진다. 또한 두음의 허근을 갖더라도 SIN함수처럼 반복되지만 진폭이 점점 줄어들어서 일정해진다. 그러나 두 양의 허근을 가졌을 경우에는 주기함수처럼 사각파나 SIN파처럼 발산한다.

키워드

모터,   전기,   전자,   예비보고서,   실험