부산대학교 기계공학부 기계공학응용실험 레포트 (모터 제어 실험)

목차

1. DC 모터의 토크결정식 유도

2. 서보모터 제어 (듀티비와 모터 이동각의 함수)

3. 실험 결과 및 고찰
1. DC모터와 스테핑 모터의 구조에 대해 조사하시오.
1) DC 모터의 구조
2) 스테핑 모터의 구조
4) 서보 모터의 종류 및 장단점에 대해 조사하시오.
2. 로봇의 입력장치와 액츄에이터의 종류를 조사하고 응용분야를 조사하시오.
가. 입력장치
나. 엑츄에이터

4. 느낀점

본문내용

그림 7의 경우 자력선이 N극에서 S극 평행하게 주어진다고 가정하자. 그림 1(a)에서는 이미 설명한 것처럼 플레밍의 왼손법칙에 의해 도시한 방향의 전자력이 작
용한다. 이때 전기자 권선을 회전시키는 토크 T는,

T＝(절선방향의 힘)×(팔의 길이) (1)

로 주어지고 전자력은 접선방향으로 작용한다. 전자력은 자력선의 방향과 항상 직각으로 발생하므로 그림 1(b)에서 전자력의 크기는 그림 1(a)과 같으며 변하지 않는다. 그러나 권선을 회전하게 하는 접선방향의 힘은 다음식으로 주어져 접선방향의

힘＝전자력×cos θ (2)

이 된다. 전류가 흐르는 방향이 바뀐 그림 1(c)에서는 동일한 이유로 전자력의 크기는 변하지 않으며 부호만 반전한다. cos θ도 부호가 반전하므로 역시 양의 접선방향의 힘이 얻어진다. 그것을 도시한 것이 그림 2이며, 그 결과 토크는 전기자 권선의 위치에 따라 크게 변동하는 맥동현상을 보여준다.

< 중 략 >

PWM제어법

트랜지스터를 스위칭시켜 모터에 인가되는 전압의 On/Off 시간 비율, 즉 Duty rate를 변화시켜 평균값을 제어하는 방법이다. 오프(off)타임에서의 전력손실이 없고, 온(On)타임에서도 트랜지스터를 포화영역에서 사용하므로 트랜지스터의 전력손실이 거의 없이 에너지 효율이 좋고 경제적이다. 스위칭에 의한 고주파 잡음의 발생, 모터의 진동음, 브러시 정류자의 손상 등의 문제가 있지만 현재 모터 제어는 주로 PWM(Pulse Width modulation) 제어 방식으로 이루어진다

다음과 같은 파형이 주어질 때, Pulse width에 따라서, 회전각도가 달라짐을 알 수가 있다.

0.7ms = -90° , 1.5ms = 0°, 2.3ms = 90°이다

이때 이 pulse width와 각도와는 선형적인 관계가 형성되고, 그 각도에 따른 제어공식이 나오게 된다.
위의 그림과 같이 1차 Linear Eq로 표시가 가능하다.

참고 자료

Norman S. Nise, Control System Engineering, 5th ed., willey, 2007
K. Ogata, Modern Control Engineering, 3rd. ed. Prentice-Hall, 1997
제 12판 (주) Autonics 종합카탈로그 참고
Wikipedia 백과사전 - 용어정리 참조
안중환 이민철, 최재원, 황상문, 컴퓨터를 이용한 기계공학 기초실험, 청문각, 1997
goole, http://harrys.co.kr/blog/lab/