제어설계공학실험 예비 5

소개

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목차

1. 실험의 목적

2. 관련 이론
1). PI(Proportional and Integral) 제어기
2) PI 제어기 설계의 예
3) PID(Proportional, Integral and Derivative) 제어기
4) Zielger-Nichols 방법
5) PID 제어기의 여러 가지 형태
6) PID 제어기의 튜닝 팁

3. 예비레포트

4. 참고문헌

본문내용

1. 실험의 목적
1) PI 및 PID 제어기를 설계하여 아라고 진자의 위치제어를 수행하고 응답성능을 관찰한다.
2) PI 및 PID 제어기의 특징을 파악하고 PD 제어기와의 차이점을 관찰한다.
3) Ziegler-Nichols 방식을 적용한 PID 제어기 설계를 실험한다.

2. 관련 이론
앞의 실험4에서와 마찬가지로 feedforward control law와 제어기를 설계하여 진자를 제어하는데, 이때 실험4에서는 PD제어기를 이용하였고, 이번 실험에서는 PI제어기 혹은 PID제어기를 설계하여 실험을 수행해본다.
위의 제어기가 바뀌는 것 이외의 모든과정은 실험4에서와 동일하며 앞서 실험에서 구했던 선형화 모델 전달함수를 그대로 사용한다.

<중 략>

1). PI(Proportional and Integral) 제어기
PI제어기는 피드백되어 돌아온 오차 신호를 적분하여 제어신호를 만들어서 제어를 수행하는 제어기로써 P(비례)제어기와 I(적분)제어기가 PD제어기와 같은 형태의 병렬로 구성되어진다.

<중 략>

위의 주파수 영역에서의 수식에서 보여 지듯이 PI제어기는 전달함수에 영점과, 원점의 극을 추가하게 됨을 확인할 수 있다. 즉, 극에 의해서 위에서도 말했듯이 System Type이 1차 증가하게 됨을 볼수 있다. 이러한 적분 요소에 의해서 Unit-Step응답에 대해서 정상상태오차를 0으로 만드는 것이다. 그리고 P항목은 앞에서의 PD제어기와 마찬가지로 시스템의 다른 특성을 개선시키는데 이용된다. PI제어기의 실험내용 역시 P, I의 계수를 실험적으로 튜닝하여 최적의 제어값을 선택해 내는 것이 목표이다. 하지만 적분이득을 잘못 조정하면 위의 식에서도 보이듯이 오차가 누정되어 원하지 않는 큰 신호가 만들어 질수 있고, 그 결과로 시스템이 불안정해 지고, 반응이 PD제어기보다 느려질 수 잇다. 이를 보안하기 위해 PID제어기를 사용하는 것이다.

참고자료

· http://senslab.tistory.com/tag/PID
· http://blog.daum.net/_blog/BlogTypeView.do?blogid=0N9BU&articleno=2&_bloghome_menu=recenttext#ajax_history_home
· http://ko.wikipedia.org/wiki/PID_%EC%A0%9C%EC%96%B4%EA%B8%B0
· http://pinkwink.kr/313
· 제어공학설계실험 교재 실험5
· KUO 자동제어