[기계공학 응용실험]모터제어 실험

소개글

기계공학 응용실험에서 모터제어 실험입니다. 총 12페이지로 구성되어있습니다.
내용은,,...
자동제어시스템과 로봇에서 많이 사용되는 DC모터의 제어 시스템에 대해 이해하고 Open loop 제어와 Closed loop 제어에 관해 이해한다. 특히 Closed loop 제어기로 PID 제어기의 이론에 대해 학습하고 제어기 설계에 관한 경험을 습득한다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 장치
3. 실험 이론
1) DC 모터
2) dSPACE
① DAC (Digital to Analog Converter)
② ADC (Analog to Digital Converter)
③ Encoder Counter
④ Digital I/O (Digital Input Output)
3) dSPACE-ControlDesk와 MATLAB-Simulink의 연동
4) Open Loop Control (개루프 제어)
5) Closed Loop Control (폐루프 제어)
6) PID 제어 (Proportional-Integral-Derivative Control)
4. 실험 방법
1) Open loop control
2) Closed loop control
5. 결과 및 고찰
1) DC 모터 제어시스템의 전반적인 구조에 대해 설명하시오.
(1) DC 모터
(2) 모터의 가변속도 제어법
(3) DC 모터의 위치 및 속도 제어
2) Open loop control의 결과에 대해 고찰하시오.
① Sine wave의 진폭변화
② Sine wave의 주파수 변화
3) Closed loop control에서 PID Gain의 변화에 따른 응답변화에 대해 고찰 하시오.
① 비례제어기 Gain 변경
② PID Gain 최적화
4) 전반적인 실험장치 구성 및 실험 내용, 실험 결과에 대해 고찰 하시오.

본문내용

1. 실험 목적
자동제어시스템과 로봇에서 많이 사용되는 DC모터의 제어 시스템에 대해 이해하고 Open loop 제어와 Closed loop 제어에 관해 이해한다. 특히 Closed loop 제어기로 PID 제어기의 이론에 대해 학습하고 제어기 설계에 관한 경험을 습득한다.

2. 실험 장치
실험 장치 구성: DC Motor (MAXON), DC Motor Driver, dSPACE system (DSP board)
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2) dSPACE
① DAC (Digital to Analog Converter)
마이크로프로세스상의 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하는 장치이다. 제어기에서 생성된 제어신호(디지털신호)를 전기입력신호(아날로그신호)로 변환하여 DC모터의 드라이브에 입력할 때 사용된다.

② ADC (Analog to Digital Converter)
외부 시스템의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 장치이다. 외부 센서 및 구동 신호(아날로그신호)를 마이크로프로세스의 입력으로 받아들이기 위해 디지털신호로 변환한다.

③ Encoder Counter
모터의 회전

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5) Closed Loop Control (폐루프 제어)
DC 모터의 드라이브 입력을 발생시키는데 있어 DC 모터의 위치정보인 Encoder 신호를 사용하여 제어입력을 생성시킨다.

6) PID 제어 (Proportional-Integral-Derivative Control)
자동제어 방식 가운데서 가장 흔히 이용되는 제어방식으로 PID 제어라는 방식이 있다. DC 모터의 원하는 위치 (Desired Position)와 현재 모터의 위치(Encoder 신호)로부터 오차신호 (error)를 발생시킨다.

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4. 실험 방법
1) Open loop control
① Controldesk에서 sine wave의 진폭을 0.1, 0.3, 0.5 Volt로 바꾸면서 실 험하고 그 결과를 Plot한다.
② Controldesk에서 sine wave의 주파수를 1.0, 3.0, 5.0 rad/sec로 바꾸면 서 실험하고 그 결과를 Plot한다.

2) Closed loop control
① Controldesk에서 P Gain을 변화시키면서 실험하고 그 결과를 Plot 한다.
② Controldesk에서 PID Gain들을 변화시키면서 응답을 최적화하는 실험 을 수행한다.
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4) 전반적인 실험장치 구성 및 실험 내용, 실험 결과에 대해 고 찰 하시오.
모터 제어 실험에 사용된 실험 장치는 크게 3가지로 되어있다. DC Motor (MAXON), DC Motor Driver, dSPACE system (DSP board) 으로 구성되어 있는데, 이들이 하는 역할은 다음과 같다.
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참고 자료

없음