동역학 및 자동제어 응용실험 결과보고서(아주대 기계공학 응용실험)

소개

아주대 기계공학 응용실험, 동역학 및 자동제어 응용실험 결과 보고서입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장치 및 실험 방법
4. 실험 결과 및 고찰
5. 결 론
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
1) DC 모터와 아두이노를 이용하여 모터의 위치 제어 시스템을 만들고, PID를 제어기로 사용하여 모터의 각도를 제어함으로써 모터 제어시스템의 동역학과 자동제어에 대해 이해한다.
2) PID제어에서 P, I, D 각각의 특징에 대해 분석해 본다.
3) 모터의 과도응답과 정상상태 응답을 분석해 본다.

2. 실험 이론
2-1. 모터(전동기)
모터는 전기에너지를 운동에너지로 바꾸는 장치를 의미한다. 하지만 꼭 전기에너지로만 작동되는 것은 아니고 엔진 같이 화학 반응 에너지를 운동에너지로 바꾸는 경우도 있고 회전운동뿐만 아니라 반복운동을 해주는 것도 모터라고 말할 수 있다. 모터는 플레밍의 왼손법칙을 따른다.

모터의 종류에는 DC 모터와 AC 모터가 있다. 주요 특징은 아래 <표 1>과 같다.
DC 모터
- 직류전원을 이용.
- 고정된 자기장(영구자석, 전자석) 형성.
- 정류자와 브러시로 연속적인 회전.
브러쉬에 마모에 따른 성능 저하 존재.
- 간단한 구조, 비교적 작은 힘.
- 제어가 쉽고, 저렴한 가격.
- 플레밍의 왼손법칙을 이용
- 급격한 가속성, 선형적인 회전 특성
- Cf. 주로 소형 모터, 장난감.
AC 모터
- 교류 전원을 이용.
- 고정자: 회전하는 자기장 형성
- 회전자: 회전자 구조에 따라 구분.
- 복잡한 구조, 큰 파워.
- 유도 모터, 동기 모터 등이 있음.
- Cf. 산업용

<중 략>

4. 실험 결과 및 고찰
Step 3) 다음 조건을 만족하도록 P, I, D 값을 찾고, 최종 응답 성능을 기술하라. 조건에 맞는 응답을 찾을 수 없다면 그 이유는 무엇인지 기술하라.
Step 4) 모터의 목표 각도를 120°로 바꾸어 다시 튜닝을 한다면 각각 P, I, D값이 어떻게 변화하는지 Step 3의 결과와 비교하여 기술하라.

참고자료

· 기계공학응용실험(동역학 및 자동제어 실험) 강의노트”, 아주대학교, 2023.
· 기계공학응용실험(동역학 및 자동제어 실험) 실험강의자료”, 아주대학교, 2023.
· 플레밍의 왼손법칙”, 두산백과, 2023년4월10일 접속,
· https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1250359&cid=40942&categoryId=32240.