기계시스쳄실험 PID 제어시스템

소개

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목차

1) PID 제어 시스템이란?
2) 비례(P)제어
3) 적분(PI)제어
4) 혼합(PID)제어

본문내용

1) PID 제어 시스템이란?

PID제어기는 구조가 간단하고 제어성능이 좋고 제어이득 조정이 비교적 쉽고 편리하다.
PID 제어는 비례제어, 적분제어, 미분제어를 단독으로 쓰거나 혹은 두 가지 이상을 결합한 형태로 사용한다.
비례(P)제어는 PID제어기에서 반드시 기본적으로 사용하는 제어이며 구현하기 쉽다고한다. 그러나 적분기가 플랜트에 없을 경우에 정상상태 오차가 발생한다. 정상상태란 어떤 운동들이 반복적으로 일어나는 상태를 뜻한다. 반복적으로 꾸준히 진동이 일어난다면 그것 또한 정상상태이다.
적분(PI)제어는 정상상태 오차를 없애는데 사용된다. 적분이득을 잘못 조정하면 시스템이 불안정해지고 반응이 느려진다.
미분(PD)제어는 잘 활용해서 안정도에 기여하고 응답속도를 빠르게 한다. 그러나 시스템에 잡음성분이 있을 때 미분값이 커지게 되어 제어입력에 나쁜 영향을 준다.
PID제어기는 누정방지 기법을 사용한다.
PID제어기의 형태는 병렬형이 기본이지만 실제로 구현할 때에는 필요에 따라서 직렬형으로 하거나 미분기 앞단에 필터를 부착하는 등 여러 가지로 변형되어 쓸 수 있다.
PID제어기는 제어성능이 우수하고 제어이득의 조정이 비교적으로 쉽기 때문에 모터의 속도나 위치를 조절, 보일러의 온도를 조절하는 등 산업현장에서 많이 쓰이고 있다. 그러나 입력과 출력이 각각 두 개 이상씩인 다 변수 시스템에 그대로 적용할 수 없다.
PID시스템을 최적으로 조정하기 위해서는 안정성과 응답성이 있어야하며 잔류편차가 없는 정수를 찾아야한다.

2) 비례(P)제어

값은 여러 가지 파라미터의 합 또는 곱으로 이루어져있는 입력값이다. 값과 를 곱하여 출력값 를 구할 수 있다.

비례제어시스템에서는 원하는 값을 얻기 위해서 파라미터들의 집합값을 에 곱해야한다.

하지만 실험에서는 원하는 진폭 값을 구하기위해서 파라미터 값에 변화를 준다.

값을 높일수록 원하는 응답특성에 가까워졌으나 정상상태의 오차값이 점점 커지는 것을 빨간색 그래프의 진동수가증가하고 진폭이 커지는현상으로 확인할 수 있다.

3) 적분(PI)제어

실험에서는 비례제어 시스템과 비슷하게 파라미터 값과 값을 정해서 원하는 값을 얻도록 하는 것이 목적이다.

참고자료

· 없음