[제어공학실험]비례적분(PI)제어기를 갖는 폐루프제어

소개

비례적분(PI)제어기를 갖는 폐루프제어시스템에 대한 실험리포트입니다.
제어기-플랜트 가 연결된 폐루프시스템이며
PSPICE, MATLAB 시뮬레이션 결과 및 소스가 수록되어 있습니다.

목차

I. 관련이론
II. 실 험
III. 고 찰
IV. 참고문헌
V. 보고서 작성시 사용한 소프트웨어

본문내용

I. 관련이론
(1) 비례적분제어기를 이용한 폐루프 제어시스템
Zienger-Nichols의 계단응답법에서
: 비례제어기의 이득, : 제어대상(PLANT)의 이득, : 무응답 시간, : 상승시간
: 적분시간
(2) step 입력에 대한 정상편차
블록선도에서 이고 이라면 Laplace Transform 최종치 정리에 의해
이며
개루프 전달함수는
따라서 스텝입력에 대한 정상편차는
■ 계단입력에서
■ 제어의 단점인 정상편차를 제거할 수 있다.
II. 실 험
1. 그림 16-2의 실험회로에서 개루프 전달함수를 구하시오.
: 비례이득
, (직류이득)
, (시정수)
: 적분시간
2. 위 실험회로에 대하여 폐루프 전달함수를 구하시오.
이므로,
3. 1항의 개루프 전달함수에서 극점과 영점을 구하시오.
극점 : 극점은 분모항의 의 근이므로 의 근을 풀면 된다.
을 하나 구하고 나서 나머지 부분을 2차방정식 근의 공식에 의해 풀면
① 일 때 : ■ , ,
② 일 때 : ■ , ,
영점 :
4. 콘덴서 로 고정하고 가변저항을 변화시켰을 경우 출력파형은 어떠한 결과를 나타내며 그 이유를 적으시오. 입력신호는 , 로 한다.
첫째 단 전달함수에서 값이 커질수록 목표치에 빨리 도달한다.
5. 가변저항을 정도 위치에 설정하고 콘덴서 의 값을 가변 경우 출력파형을 관측하시오. 단, 콘덴서 를 각각 , , , , , , 로 각각 변화.
6. 4항과 5항의 경우 정상편차가 얼마인가를 측정하시오. 만약 정상편차가 인 경우 그 이유를 적으시오.
전달함수에서 볼 수 있듯 비례이득이 커지면 시간의 경과에 따라 정상편차는 0에 수렴하게 된다.
7. 입력측에 직류전압 를 인가한 후 단자에 구형파 를 인가하고 출력파형을 관측하시오. 이 경우 4항의 경우와 같이 안정한 제어가 행해지도록 한 후 4항의 실험을 행하시오.
8. 를 가변시켰을 경우 출력파형을 측정하시오.
III. 고 찰
■ 가 커질수록 정상편차가 커짐을 알 수 있다.
■비례요소가 클수록 외란에 의한 영향을 적게 받음을 알 수 있다.
오버슈트도 작아지고 목표치 도달 시간이 빨라진다.
IV. 참고문헌
■(MATLAB과 함께한) 제어시스템 해석 및 설계
- 신춘식, 안영주, 변기식 공저, 동일출판사, 1999.
V. 보고서 작성시 사용한 소프트웨어

참고자료

· 없음