도립진자-결과보고서

소개글

도립진자에 대한 운동방정식과 시뮬링크에 대한 최종 보고서입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
1. ①Inverted Pendulum
②운동방정식
③PID제어
④시뮬링크

3.실험 장치
①DC 모터
②엔코더
③모터 드라이버
④DAQ 보드
⑤74HC14과 저항이 연결된 기판

4.실험과정
①실험진행계획
②실험순서
5.실험결과
①가정에 대한 검증
②결론

6.고찰

7.참고문헌

본문내용

1. 실험목적
엔지니어로써 우리는 앞으로 많은 기구와 기계들을 설계하게 될 것이다. 여기서 우리가 설계한 기구나 기계를 원하는 방향으로 제어하는 것은 매우 중요할 것이다. 따라서 우리는 메카트로닉스 분야 실험을 통해 전자 및 제어이론을 학습하고 이해하고 기계 시스템을 제어하기 위해 시뮬레이션 실습, 제어기 설계/제작, 시스템 제어 실험을 통해 실제에 이를 적용해 볼 것이다.
본 실험은 Inverted pendulum를 기본으로 진행되며, Inverted pendulum의 기구학 및 동역학 모델링을 실습하고 또한 이를 제어하기 위한 제어기를 직접 설계해 본다. Inverted pendulum를 제어하기 위한 제어프로그램으로는 MATLAB Simulink을 통해서 기구를 제어할 것이다.
우리의 최종 제어 목표는 원 운동형 2축 도립진자 시스템인 Inverted pendulum의 특성을 모델링하고, Inverted pendulum이 평형상태에 도달하였을 때, 임의의 외부의 입력에 따른 변화로부터 다시 평형상태에 도달하여 복귀할 수 있는 제어기를 설계하는 것이다.

2. 실험 이론
1. ① Rotary type Inverted Pendulum (로터리 역진자) 시스템
2. Inverted Pendulum은 옆의 그림과 같이 와 pendulum, potentiometer, DC 모터,폴로 이루어진 직립 진자로서 항상 수직을 유지하는 것을 목적으로 한다. 진자의 운동은 연직 상태에서 불안정한 상태가 되므로 제어력이 가해지지 않으면 어느 방향으로든지 넘어지는 불안정한 시스템이다.
로터리 역진자 시스템은 여러가지 펜들럼 시스템중에서 구동부인 모터를 적용하기에 가장 편한 시스템이다. 이유는 모터가 회전하기 때문에 그에 맞춰서 적절히 기어만 장착해주면 원하는 메카니즘을 쉽게 얻을수 있다. 그러나 로터리역진자는 그 폴이 넘어지는 방향이 직선이기 때문에 암과의 조인트부분을 좀 튼튼히 만들어줄 필요가 있다. 그렇게 하더라도 방향전환시 카트형에 비하면 접선 방향으로 좀 많은 충격이 나타난다. 또한 로터리 펜들럼은 카트형에 비하면 상대적으로 작은 크기로 만들어 낼수도 있다.

참고 자료

1.1. 가) 원운동형 2축 도립 진자의 제어. 황언두 저
1.2. 나) 네이버 블로그 (http://blog.naver.com/rfsoft?Redirect=Log&logNo=120037762084)
(http://blog.naver.com/fbjuhwan?Redirect=Log&logNo=1460099)
다) 구글 검색
1.3. 가. 네이버 블로그(http://blog.naver.com/kjj312?Redirect=Log&logNo=70033280600)
1.4. 나. 기구학 및 동역학 해석을 위한 ADAMS - 송철기 편저
1.5. 다. 경남대학교 로봇공학 및 메커니즘 설계 실험실 (http://imecha.kyungnam.ac.kr/Lecture_08_02/Mechanism/ADAMS/adams%20%EC%82%AC%EC%9A%A9%EB%B2%95%201.pdf)
1.6. 라. 선형 상태 공간계 - 이진형