[제어공학]모터의 주파수응답 실험

소개

open loop 모터시스템의 주파수 응답과 전달함수를 얻기 쉬한 실험입니다. offset, amplitude 를 일정하게 주고 주파수를 변화시켜가면서 그 응답을 살펴보고 그 출력 결과를 Matlab 시뮬레이션으로 확인하여 두 값을 비교해보는 실험입니다. 또 step input 을 주어 sine input 과 비교하는 실험도 있습니다. 여러 주파수에 따른 출력화면과 그에 대한 상세한 설명으로 주파수응답, Matlab으로 bode plot을 그리기 위한 Matlab 프로그램 소스, 모터의 전달함수 구하는 수식 등에 대해 이해하시는데 많은 도움이 되리라 생각합니다.

목차

1) (Frequency REsponse Test) Generate sinusoidal wave inputs from the function generator. When you generate the sine waves, the mean value(or offset) is recommended to 3V and the amplitude of 2V. The reason for choosing the range is that the D.C motor can show some nonlinear characteristics for low range of input voltage, for example, less than 1V. The frequency range could be 0.05~5Hz, and the number of frequencies could be about 10. Obtain the steady state output histories for each input sinuoid.

2) From the obtained outputs draw the Bode Plot of the D.C Motor System.

4) Obtain the approximated transfer function from the voltage input to motor output velocity in the form.(Refer P55 eq.(2.69) in the textbook)

5) Overlap the Bode and Nyquist plots from experimental data on the Bode and the Nyquist Plot of the above transfer function (1) drawn by MATLAB.
Check how the approximation is good enough.

6) (Step Input Test) When the motor is at rest, give a step input to the motor and record the velocity history. Compare the time history with theoretical time history of the system given in equation (1), and find good parameter values. You can try different step input voltages to have better system identification results. Refer section 5.3 of Dorf and Bishop for the theoretical time history of (1).

7) Compare the parameter values obtained from Frequency response technique and the Step input test.

8) 고찰

본문내용

8) 고찰

이번 실험은 offset, amplitude 를 일정하게 주고 주파수를 변화시켜가면서 그 응답을 살펴보고 그 출력 결과를 Matlab 으로 확인하여 두 값을 비교해보는 실험이었다. 또 step input 을 주어 sine input과 비교도 해보는 실험이었다. 처음에 여러 선을 연결하는데 있어서 복잡함에 어려움이 있었지만, 어느 정도 모터 회로의 흐름을 알고 나니 나중에는 쉽게 연결할 수 있었다. 그리고 실험 데이터 값이 여러번 이상하게 나왔는데 이 이유는, 모터가 작동하지 않아도 타코 출력이 있다는 사실을 확인 못했기 때문이다. 타코값에 대해 프로그램상에서 1.15v 로 전압을 올려주니 이 문제는 해결되었다. 또 function generator 와 오실로스코프 간에 오차가 심해 실험에 차질이 있었다. 그래서 volt 값을 CVI 출력 화면을 기준으로 실험하였다. 제어 수업 시간에 칠판에서만 보았던 bode plot 을 Matlab 으로 직접 그려서 실제 데이터 값과 비교도 해보았다. 이를 바탕으로 transfer function 을 구해보는 유익한 실험이었다. 하지만 이론과 실제는 너무나 달랐다. DC 모터 제어는 참 힘든 실험이었다.

참고자료

· 없음