PID제어

목차

I. 서론

II. 설계 절차

III. 설계 - (1) Simulink
III. 설계 - (2) Motor transfer function
III. 설계 - (3) PD compensated
III. 설계 - (3) PID compensated

III. 결과

IV. 고찰 및 결론

참고문헌

본문내용

I. 서론
현대 사회에서 제어 시스템은 다양한 방면에서 이용되고 있다. 가정에서 사용하는 전열기, 토스터, 냉장고, 보일러 등 많은 가전기기에 적용되고 있으며 미사일 유도, 비행기, 배, 자동차, 인공위성 등 과 같은 첨단 산업에서도 폭넓게 응용 되고 있습니다.
그리고 제어 시스템은 원초적 제어에서 현재는 디지털 신호처리로서 디지털화 제어가 널리 쓰이고 있습니다. 그 중 제어 방법으로 PID제어가 표준화 되어 있습니다. PID제어는 이상 미분 보상(PD) 제어와 이상 적분 보상(PI) 제어를 통해 얻을 수 있습니다. 효과로는 정상 상태 오차와 과도 응답의 개선을 할 수 있으며 기존의 시스템을 변하시키는 것이 아니라 극점과 영점을 추가시켜 원하는 목표치의 응답을 얻을 수 있습니다.

예로 엘리베이터를 보면 사용자는 자신이 원하는 결과 값을 가지고 탑승을 하게 됩니다. 제일 중요한 것은 엘리베이터가 탑승자가 가고 싶어 하는 위치에 서야 할 것이고 만약 응답이 너무 빠르면 탑승자의 편안함은 만족할 수 없을 테고 너무 느리면 신속함을 만족시킬 수 없을 것입니다. 따라서 제어 시스템의 성능을 결정하는 가장 중요한 두 가지 요인이 있습니다. 하나는 과도 응답(transient response)이고 다른 하나는 정상 상태 오차(steady-state error)입니다.

이번 디지털 신호를 통하여 원판 모터의 위치를 제어 하려 합니다. 기존의 모터의 같은 경우에는 양방향으로 움직이는 DC모터이며 그 회전은 엔코더(432펄스/회전)으로 받아 측정을 하게 되었습니다. 설계 방향으로는 원하는 버튼을 클릭하면 그 위치에 원판 모터가 멈추게 되는 것입니다.

Table 1. Control design direction.
설계에서 중요시 되는 것은 응답이 오차가 없어야 하며 설계자의 목표대로 값이 시스템응답으로 나와야 합니다.

Table 2. Control design purpose.
정착시간(Settling time)은 0.5(s)로 설계하여 신속함을 고려하였고 %OS는 15% 이내로 하여 어느 정도 진동을 느껴지도록 설계하려고 한다. PID제어를 통해 원하는 스펙대로 만들어 보도록 하자.

참고자료

· Control systems engineering 5th edition by Nise
· R. C. Baker and B. Charlie, “Nonlinear unstable systems,” International Journal of Control,
· G. S. Choi and C. S. Kim, “Linear stable systems,” IEEE Trans. of Automatic Control
· Kuo의 자동제어 by Kuo
· 시간지연을 갖는 불안정한 시스템의 PID 제어 한국마린엔지니어링학회 by 이수룡
· Z. Shiler and S. Dubowski, “Time optimal paths and acceleration lines of robotic manipulators