도립진자실험 기계공학실험 결과보고서 결과레포트 1주차 2주차 합본

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2020.03.11
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2019.10
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소개글

A+ 평가를 받은 레포트입니다.
결과보고서 1주차 + 2주차 합본입니다.

목차

1. 시뮬링크를 활용한 도립진자 케이스 문제풀이
2. 각각의 PID변화량에 따른 그래프 변화량
3. 도립진자의 제어관련 그래프와 설명

본문내용

4. 도립진자만의 제어로 원하는 자세 제어가 되는가? 안된다면 이유가 뭐라고 생각하는가?
그래프 대부분의 경향성을 보았을 때 대부분 자세가 제대로 유지되지 못하였다. 그나마 P=200, D=25인 경우가 가장 오랫동안 ‘0도’를 유지하였는데, 우선 가장 큰 이유는 제어가 시작되고 카트가 움직일 때 한 방향으로만 움직이며 제어를 하게 된다. (그래프 중간중간 카트가 양방향으로 움직인 경우는 진자가 떨어지는 진동으로 움직이게 된 것이지 제어로 인한 움직임이 아니다.)그럴 경우 진자의 운동범위는 고정부에서 180도 범위만큼만 움직임을 보일 것이고 카트의 레일에는 한계가 있기 때문에 결국 제어가 흐트러질 수밖에 없다. 또한 생각보다 도립진자의 실험기기 카트의 움직임이 생각보다 정밀하지 못하였다. 특히나 엔코더 모터의 출력이 너무 강한 탓인지 플라스틱 재질의 톱니기어의 마모가 심하여 카트가 제대로 제어되지 않았다.

<중 략>

10. 시뮬레이션 대비 제어가 쉬운가? 그렇지 않다면 왜 그렇다고 생각하는가?
시뮬레이션으로 했을 때는 이상적인 조건에서 PID 값에 따라 정확한 제어를 예측하여 볼 수 있었다. 하지만 실제 실험에서는 그런 모습을 찾기가 정말 어려웠다. 가장 큰 이유는 실험을 하면서 엔코더 모터의 동력을 전달하는 플라스틱 기어를 보면 알 수 있었다.
▶ 동력을 전달하는 기어의 마모
이미 마모가 심하게 되어있어서 모터가 작동할 때 카트에 동력을 제대로 전달하지 못하여 계속 헛바퀴를 돌며 제어를 못하는 모습을 볼 수 있었다. 실제로 실험 도중 조교님께서 톱니기어를 바꾸었지만 그럼에도 불구하고 엔코더 모터의 힘이 너무 강하여 톱니가 갈리는 과정에서 마찰을 제대로 전달하지 못해 제어에 오차가 크게 나올 수밖에 없었다.

▶ 그 외 외부 환경적 요인
실제 실험에서는 이뿐만 아니라 카트가 움직일 때 발생하는 공기저항이나 모터의 오차가 있을 것이고 카트의 움직임이 주는 진동으로 인해 오차가 발생 할 수밖에 없었을 것이다.

참고 자료

없음

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