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[제어공학실험]비례적분미분(PID)제어기를 갖는 폐루프제어

저작시기 2005.12 |등록일 2006.07.01 한글파일한글 (hwp) | 9페이지 | 가격 500원

소개글

비례적분미분(PID)제어기와 플랜트가 연결된 폐루프시스템에 대한 실험리포트입니다.
PSPICE와 MATLAB 시뮬레이션 결과 및 소스도 수록되어 있습니다.

목차

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

본문내용

I. 관련이론
(1) 비례적분미분제어기를 이용한 폐루프 제어 시스템
PID 제어기의 전달함수는
Zienger-Nichols의 계단응답법에서
: 비례제어기의 이득, : 무응답 시간, : 상승시간, : 적분시간
■ 계단응답에서의 제어기 선택 및 파라미터 설정
■ PID 각 요소의 역할
비례이득 : 플랜트 응답의 상승시간(rise time)을 줄이는 효과가 있으나 정상상태 오차 (Steady state error)를 없애지는 못한다.
적분이득 : 정상상태 오차를 제거하는 효과를 가지고 있지만, 과도응답 특성을 좋지 않게 만들 수 있다.
미분이득 : 시스템의 안정도를 향상시키는 효과를 갖고 있어서, 오버슈트를 줄이고, 과도응답 특성을 향상시킬 수 있다.
II. 실 험
1. 그림 17-3의 실험회로에서 의 저항을 에 고정하고 의 저항을 으로 조정한다. 이 경우 출력파형을 관측하시오. 단, , 로 하고 입력신호는 , 로 하며 비례대는 로 한다.
2. 가변저항을 증가시키면서 출력파형을 관측하시오. 이 경우 최대 첨두 오버슈트가 적게 나타날 때 가변저항 의 값을 계산하고 백분율 최대오버슈트 값을 계산하시오.
3. 가변저항 를 에서 까지 증가시켰을 경우 응답은 어떤 형태로 변화를 하는지 고찰하시오.
4. 콘덴서 를 에서 까지 증가시키면서 출력파형을 관측하시오. 이 경우 최대 첨두 오버슈트가 적게 나타날 때 콘덴서 값을 구하시오. 이 때 저항 의 값은 위의 2항의 결과를 사용한다.
5. 만약 가변저항 및 콘덴서 의 값에 따라 출력파형이 변할 경우 그 이유를 적으시오.
미분시간 가 변하기 때문이다.
6. 그림 17-3의 그림회로에서 개루프 전달함수 와 폐루프 전달함수를 구하시오.
PID 제어기의 전달함수는
(■ : 비례이득)
PLANT의 전달함수는 각각 다음과 같다.
(직류이득)
(시정수)
개루프 전달함수는
(■)
이므로
폐루프 전달함수는
7. PID 제어기의 , , 값을 계산하시오.(최대 첨두 오버슈트가 최저가 되었을 경우)
을 대입하면
8. 그림 17-3의 실험회로에서 외란 에 , 의 구형파 신호를 인가할 경우 1항에서 4항까지의 실험을 반복하시오. 이 경우 입력에는 를 가한다.
① D 요소 제거 실험 (기타 1항의 조건과 동일)
② 가변 실험 (기타 2항의 조건과 동일)
③ 가변 실험 (기타 4항의 조건과 동일)
III. 고 찰
■MATLAB command에 저항 은 고려하지 않았음에도 불구하고 실제 출력 파형이나 OrCad simulation 결과와 별 차이가 없다.
■ 값 또는 값을 변경하여 오버슈트를 조절할 수 있다.

참고 자료

■(MATLAB과 함께한) 제어시스템 해석 및 설계
- 신춘식, 안영주, 변기식 공저, 동일출판사, 1999.
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