[공학기술]DC 모터를 위한 디지털 제어기 설계

소개

모터의 속도를 제어함에 있어 두가지 방식을 적용시켜 보았다. 첫 번째는 PC를 기반으로 한 디지털제어기의 설계와 두 번째는 진화알고리즘을 적용한 PID제어기의 계수 동정을 통해 구성된 제어기이다.

목차

그 림 목 차<그림 2.1>
모형용 DC모터(RE280) <그림 2.2>
DC 모터의 구성도<그림 2.3>
DC 모터의 특성표<그림 2.4>
노이즈 방지를 위하여 콘덴서를 부착한
DC 모터<그림 2.5>
DC Motor의 동작원리<그림 2.6>
유도기전력의 상관관계<그림 2.7>
플레밍의 법칙<그림 2.8>
각 위상에서의 모터의 동작<그림 2.9>
모터의 각부 명칭<그림 2.10>
DC 모터 가변속 회로<그림 2.11>
아날로그 방식의 DC 모터 가변속 회로<그림 2.12>
PWM(펄스폭 변조)방식의 DC 모터 가변속 회로<그림 2.13>
모터의 구동 입력 파형과 구동 전압 파형 비교<그림 2.14>
모터 가변속 회로에서의 전압 및 전류 파형<그림 2.15>
PWM 신호에 의한 On/Off제어의 특성<그림 2.16>
H-브리지 ( LMD18200T )<그림 2.17>
H-브리지의 입력 전압에 대한 출력 전류 파형<그림 2.18>
H-Bridge 회로<그림 2.19>
H-Bridge 내부 회로도 <그림 2.20>
HEDS-973 : 엔코더<그림 2.21>
모터에 부착된 엔코더<그림 2.22>
펄스 카운터 : LS7166<그림 2.23>
8051 MPU 보드<그림 2.24>
P1포트를 이용한 PWM <그림 2.25>
8051 P1포트를 이용한 PWM 회로<그림 2.26>
serial port를 통한 데이터 입/출력 회로<그림 2.27>
serial port 회로도<그림 2.28>
P제어의 특성<그림 2.29>
PI제어의 특성<그림 2.30>
PID제어의 특성<그림 2.31>
유전자 알고리즘의 흐름도<그림 2.32>
PID 제어기가 적용된 시스템

본문내용

모터의 속도를 제어함에 있어 두가지 방식을 적용시켜 보았다. 첫 번째는 PC를 기반으로 한 디지털제어기의 설계와 두 번째는 진화알고리즘을 적용한 PID제어기의 계수 동정을 통해 구성된 제어기이다.

두 가지 방법을 통해 얻어진 결과를 보게 되면, 플랜트의 특성에 많은 개선이 이루어짐을 확인 하였다. 하지만 두 가지 방법이 각각 가지는 특징을 보게 되면, 디지털 제어기는 첫 번째 수행에서는 제어기가 동작하고 있음에도 불구하고, 일정시간동안은 오차를 안고 있으며, 플랜트에 대해 오차를 수정할 수 있는 시간이 주어진 후에서나 최적화된 모습을 나타내었다. 하지만 일단 최적화 후에는 중간에 에러가 발생하더라도 빠르게 재 최적화 시키는 모습을 확인할 수 있었다. 이러한 특징은 플랜트가 바뀌게 되면 다시 최적화를 위해 일정시간이 주어져야만 제 성능을 발휘 할 수 있음을 의미한다.

두 번째 방법에 있어서는 그래프 상으로 나타나는 특성을 볼 때, 그 응답이 굉장히 이상적인 응답에 가까운 특성을 나타내는 제어기를 구성할 수 있음을 알 수 있다. 하지만 두 번째 방법은 제어기의 계수의 값을 찾는데 시간이 필요하며, 디지털 제어기가 오차가 있더라도 오차를 줄여나가며, 적용 되었던 반면, 최적의 값을 찾기 전에는 적용시켜볼 수 가 없다는 점을 가지고 있다.

참고자료

· [1] 전자기기 『정득영』 “보문당”
· [2] 전력전자공학 『천희영』 “청문각”
· [3] 전자기학 『Marshall & skitk 공저』 “청문각”
· [4] 모터제어기술 : 메커트로닉스를 위한 『이왕헌』 “성안당”
· [5] 프로그래밍에 의한 컴퓨터지능 『오성권』 “2002년 8월 내하출판사”
· [6] DC 모터 PID 제어기 설계에 관한 연구 『강형식』1997년 충남대 산업대학원 석사논문”
· [7] 선형 DC 모터의 위치제어를 위한 퍼지알고리즘의 응용 『유종준』
· “1995년 4월 전자통신동향분석 학술지”
· [8] DC 모터의 속도제어를 위한 모델기반 퍼지제어기 설계 『김병만』
· “2001년 한국해양대학교 석사논문”
· [9] PWM 방식을 이용한 DC모터 속도 제어에 관한 연구 『김종성』
· “1997년 2월 충남대 산업대학원 석사논문”
· [10] 비선형 특성을 고려한 DC 모터의 지능 제어기 설계에 관한 연구 『황기현』
· “1996년 2월 부산대 대학원 석사논문”