PID Controller Design of a Ball and Beam System

소개글

제어공학에서 PID를 이용하여 시스템의 안정성을 설계한 자료. term project용 자료입니다.

목차

PID Controller Design of a Ball and Beam System
(볼 & 빔 시스템의 PID 제어기 설계)

‣ 시스템의 설계 사양
‣ 제어 설계 조건
‣ 시스템의 모델링
‣ Motor 모델링
‣ Motor 방정식
▶ 비교기 설계
▶ Motor의 이상적인 성능
▶ System Simulation and Controller Design
▶ PD Controller 설계
▶ System 결과값
▶ 결론

본문내용

PID Controller Design of a Ball and Beam System
(볼 & 빔 시스템의 PID 제어기 설계)

‣ 시스템의 설계 사양

Ball & Beam 시스템이란 빔(Beam) 위에 놓여져 있는 볼(Ball)의 위치가 빔의 기울기에
의해 변하는 시스템을 말합니다. 그림과 같이 빔 위에 놓여져 있는 볼은 빔 위의 레일을 따라 자유롭게 구르게 되어있습니다.


<사진>

< Ball and Beam의 구성>


제어대상의 구성은 그림과 같이 빔의 한쪽 끝은 고정되어 있으며, 반대쪽은 레버에 연결 도어 있습니다. 그러므로 원판이 회전하면 레버는 상 하 운동을 하고 결과적으로 빔을 기울어지게 하여 볼은 중력에 의해 빔을 따라 위치가 변화됩니다. 따라서 제어대상은 원판의 회전위치 또는 각도를 제어함으로써 볼의 위치를 조절할 수 있는 시스템입니다. 제어대상에 있어서 입력은 원판의 회전각도이며, 출력은 볼의 위치입니다.
.
.
.

Ball and Beam System 처음 설계 조건과 실제 결과를 표로 비교해 보았습니다.

- 입력 : Step Function
설계 조건실제 설계한 결과Over Shoot : 4% 이내 / Over Shoot : 3.7%
Settling Time : 1초 / Settling Time : 0.202초

위에서 보듯이 설계조건을 모두 만족하는 이상적인 설계를 하였습니다.

참고 자료

없음