도립진자

소개

기계공학실험 도립진자 부분입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 기구
4. 실험 방법
5. 보고서
6. 결론 및 고찰
7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
본 실험에 사용되는 도립진자 시스템은 모터가 회전하여 발생되는 모터의 회전력을 볼 스크류를 통하여 전달하고, 볼 스크류를 통해 직선운동으로 변화된다. 볼 스크류의 직선운동은 볼 스크류에 연결되어 있는 카트를 이송 시킬 수 있게 되며, 카트에 연결되어 있는 진자의 각도를 수직으로 제어할 수 있게 된다. 도립진자 시스템은 하나의 모터를 회전시켜 발생되는 회전력을 직선운동으로 변환하여 카트의 위치와 진자의 각도를 제어하는 단일입력, 다중출력 시스템이다. 따라서 도립진자 시스템은 두 개의 센서를 필요로 하는데, 진자의 각도는 진자와 연결된 엔코더(Encoder)를 통하여 알 수 있으며, 카트의 위치는 모터에 연결된 엔코더(Encoder)를 통해서 알 수 있는 시스템이다.

동적시스템 제어방법인 LQR Contorl Method를 이용하여 도립진자 시스템(inverted pendulum system)을 제어하고 이때 제어 Gain의 변화에 따른 안정도와 오차제거, 감쇠성능이 어떻게 달라지는가를 알아보고자 한다.

2 실험 이론
(1) 도립진자의 구성
도립진자 시스템은 모터의 회전력이 볼 스크류에 의해서 카트의 직선 운동으로 변화된다. 카트위에 올려 진 진자가 쓰러지지 않도록 카트의 위치를 조정한다. 도립진자의 시스템은 두 개의 센서로 이루어진다, 기울어진 각도와 카트의 수평위치를 검출하고 검출된 데이터를 바탕으로 모터를 회전시켜 카트의 위치와 진자의 각도를 제어한다. 즉, 도립진자 시스템은 두 개의 입력과 하나의 출력을 보내는 시스템이다.
그림 1 실험 장치의 구성

참고자료

· 전기 전자 공학도를 위한 자동제어 (신윤기 저, 도서출판 인터비젼)
· 자동화시스템 연구정보 - http://ip.icat.or.kr/