[공학]직류 전류 모터를 위한 디지털 제어기 설계

소개

유도전동기 (이하 ‘모터’라고 칭 한다.)는 기본 원리가 19세기 말에 발명된 이래 100년 이상의 역사를 갖고 있으며 재료의 진보(코어, 전선, 절연 등)와 설계기술·해석기술·제조기술의 개발로 각 특성의 향상, 소형·경량화, 고성능화가 도모되어 왔다.

이에 따라 모터의 응용 분야는 더욱 광범위해졌으며, 그 중 메카트로닉스 기술은 모터 제어기술에 근간을 두고 있는데, 로봇을 비롯 CNC(Computer Numerical Control) 머신 등 고속, 고정밀, 고정도의 제어를 요구하는 장비들은 전자 제어 기술과 기계 설계기술의 첨단기술에 속한다. 특히 고정밀, 고정도의 정밀한 제어를 할 수 있는 것은 고성능의 서보 모터기술, 전력 전자기술 그리고 제어기술이 결합된 모션 제어기술에서 비롯된다고 할 수 있다. 최근 자동화 분야에서 메카트로닉스 (Mechatronics)라는 단어는 어색하게 들리지 않는다. 70년대를 주도해 온 기계기술 (Mechanics)과 80년대에 급속도로 발달된 전기·전자기술 (Eletronics)이 90년대에 들어서 서로의 기술을 보완하고 협력하여 메카트로닉스 공학을 탄생시키고, 발전시켜 왔다. 또한 메카트로닉스 공학이 급속도로 발전하고 적용할 수 있도록 된 것은 모터 제어기술의 발전에 기인하였다고 볼 수 있다.

목차

1. 서론
1.1 연구배경 (1)
1.2 연구방향 (2)
2. 본론 (3)
2.1 모터를 포함하는 플랜트의 구성 (3)
2.1.1 DC모터 (3)
2.1.2 모터 제어 방식 (4)
2.1.3 DC 모터 : RE280 (6)
2.1.4 PC와의 통신을 위한 MPU(Micro Processor Unit) 보드 (9)
2.2 PC 기반의 디지털 제어 (10)
2.2.1 디지털 제어 (10)
2.2.2 MATLAB GUI(Graphic User Interface) (15)
2.2.3 8051 MPU의 통신 프로그램 (16)
2.2.4 PC에 사용된 제어 프로그램 (21)
2.3 GA(Genetic Algorithm)을 이용한 PID 제어기의 계수 동정 (25)
2.3.1 PLANT 특성의 모델링 (25)
2.3.2 PID 제어기 (27)
2.3.3 GA(Genetic Altorithm)의 적용 (29)
3. 결론 (32)

참고문헌 (33)

본문내용

1 . 1 연구 배경

유도전동기 (이하 ‘모터’라고 칭 한다.)는 기본 원리가 19세기 말에 발명된 이래 100년 이상의 역사를 갖고 있으며 재료의 진보(코어, 전선, 절연 등)와 설계기술․해석기술․제조기술의 개발로 각 특성의 향상, 소형․경량화, 고성능화가 도모되어 왔다.

이에 따라 모터의 응용 분야는 더욱 광범위해졌으며, 그 중 메카트로닉스 기술은 모터 제어기술에 근간을 두고 있는데, 로봇을 비롯 CNC(Computer Numerical Control) 머신 등 고속, 고정밀, 고정도의 제어를 요구하는 장비들은 전자 제어 기술과 기계 설계기술의 첨단기술에 속한다. 특히 고정밀, 고정도의 정밀한 제어를 할 수 있는 것은 고성능의 서보 모터기술, 전력 전자기술 그리고 제어기술이 결합된 모션 제어기술에서 비롯된다고 할 수 있다. 최근 자동화 분야에서 메카트로닉스 (Mechatronics)라는 단어는 어색하게 들리지 않는다. 70년대를 주도해 온 기계기술 (Mechanics)과 80년대에 급속도로 발달된 전기․전자기술 (Eletronics)이 90년대에 들어서 서로의 기술을 보완하고 협력하여 메카트로닉스 공학을 탄생시키고, 발전시켜 왔다. 또한 메카트로닉스 공학이 급속도로 발전하고 적용할 수 있도록 된 것은 모터 제어기술의 발전에 기인하였다고 볼 수 있다.

모터의 역사는 오래되었으나 현재의 모터 제어기술과 과거의 기술은 비교의 대상이 되지 않을 정도로 급속한 발전을 거듭하여 왔다. 메카트로닉스 기술은 모터 제어기술에 근간을 두고 있다고 하여도 과언이 아니다.

최근 로봇, CNC 머신 등.. 고속, 고정밀, 고정도의 제어를 요구하는 장비들은 전자 제어기술과 기계 설계기술의 총아라고 할 수 있다. 이렇게 복잡하고 정밀한 제어를 할 수 있는 것은 고 성능의 서보모터 기술, 전력전자 기술, 그리고 제어 기술이 결합된 모션 제어기술에서 비롯된다. 모션 제어기술은 쉽게, 기계를 얼마만큼 잘 움직일 수 있는가에 관한 문제이다. 이러한 모션 제어기술은 하나의 기술만으로 구성될 수 없고, 모터에서부터 제어기까지, 조금 더 넓게 생각하면 기계 설계에서부터 제어 프로그램까지 전체에 관한 기술이라고 할 수 있다.

참고자료

· [1] 프로그래밍에 의한 컴퓨터지능 『오성권 저』
· “2002년 8월 내하출판사”
· [2] DC 모터 PID 제어기 설계에 관한 연구 『강형식』
· “1997년 충남대 산업대학원 석사논문”
· [3] 선형 DC 모터의 위치제어를 위한 퍼지알고리즘의 응용 『유종준』
· “1995년 4월 전자통신동향분석 학술지”
· [4] DC 모터의 속도제어를 위한 모델기반 퍼지제어기 설계 『김병만』
· “2001년 한국해양대학교 석사논문”
· [5] PWM 방식을 이용한 DC모터 속도 제어에 관한 연구 『김종성』
· “1997년 2월 충남대 산업대학원 석사논문”
· [6] 비선형 특성을 고려한 DC 모터의 지능 제어기 설계에 관한 연구 『황기현』
· “1996년 2월 부산대 대학원 석사논문”