[제어공학실험]진상-지상제어기(진지상제어기)

소개

진-지상제어기에 관한 실험 리포트입니다. 진-지상제어기에 플랜트가 연결되어 있으며 폐루프시스템입니다.
PSPICE와 MATLAB 시뮬레이션 결과 및 소스가 수록되어 있습니다.

목차

1. 관련이론
II. 실 험
III. 고 찰
IV. 보고서 작성시 사용한 소프트웨어

본문내용

1. 관련이론
첫 번째 단 에서 점선과 같이 임피던스의 합으로 정리하여 전달함수를 도출하면
, 이며 전압분배법칙에 의해
, 여기서 ,
두 번째 단 에서도 마찬가지로
, 이며
실제 회로에 반전버퍼를 달거나 반전측정할 것이므로 음수 부호를 생략하여 전달함수를 구하면
이고, 로 두면
가 되고 역시 ,
따라서 전체 전달함수 는
■■■■■■■■ (식 13-1 : 진상-지상회로의 전달함수)
여기서 일반적으로 로 설계하므로 전개하여 대입하면 (세부과정 생략)
■■■■■■■■■■■■■■■ (식 13-2)
또한 가 되도록 즉, 중복영점을 갖지 않도록 설계하여야 한다.
, , 으로 두고 식 13-2의 전달함수로 Nyquist 선도를 그리면
동일한 조건에서 보드선도를 그려보면
■ 진-지상회로는 저주파에서는 지상(LPF), 고주파에서는 진상회로(HPF)인 두 회로의 산술적 평균값에
해당하는 특성을 가진다.
II. 실 험
1. 진상-지상회로를 구성하라. (오른쪽 그림처럼 두 번째 단과 세 번째 단의 자리를 맞바꾸어 실험)
2. 가변저항 , 및 으로 정하였을 경우,
진상-지상회로의 전달함수를 구하라.
(배율이 1배인 반전증폭기) 이므로
와 만을 고려한 전달함수에서 음수부호만 제거하면 식 13-1과 같다.
암산하면,
3. 진상-지상회로의 시정수 , , 직류이득 를 구하라. ■ 위 2항 참조
4. 진상-지상회로의 전달함수를 이용하여 에서 ■로 변화시켰을 경우 극좌표도를 그려라.
전달함수에서 를 로 치환하고 값과 값을 각각 대입한 후 분모를 유리화하여 실수부, 허수부로 나누면 다음과 같은 data가 얻어진다. ( 세부 계산 과정 생략 ■ MATLAB 계산식 참조 )
동상이 나오기 위한 주파수는 ,
따라서 실험때 제시된 동상이 나오기 위한 주파수 250 Hz와 거의 일치한다.
이 data를 토대로 Nyquist 선도를 그리면 다음과 같다.
5. 입력에 , , , 의 정현파를 인가했을 경우
출력파형과 위상지연각을 측정하라.
■ 실제 출력 파형 ( ■, = 시간차 ( 출력파형 - 입력파형 ) , = 주파수 )
■ MATLAB으로 그린 이상적인 출력파형
■ PSpice simulation 결과
■ 파형의 진폭 및 위상차 (육안으로 식별한 값)
■ 세 종류의 data 값이 무시할 수 없는 크기만큼 상이하다.
■ oscilloscope로 측정한 파형이 약간 왜곡되었다. 실험회로의 커패시터를 교체해봤어야 했다.
6. 5항의 실험에서 입력전압과 출력전압의 진폭을 같게 한 후 리사쥬 도형 ( Lissajous Patterns ) 을 이용하여 다음과 같이 위상을 구하여라.

참고자료

· 없음