무인항공기 자세제어 및 측정실험

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1. PID 제어기
일반적으로 제어기는 가산기, 증폭기, 감쇠기, 미분기, 적분기 등의 요소로 이루어진 장치이다. 설계자는 목적에 맞는 제어기들의 구성 비율, 접속 방법 등을 선택하여 제어시스템을 설계하게 된다.
① 비례(P) 제어기
출력주파수를 제어하여 출력주파수와 편차가 비례관계를 가지도록 한다. 편차와 출력주파수의 계수는 비례게인(:Proportional Gain) 이라고 한다. 만약 를 너무 높게 설정하면 편차가 빠른 변화를 나타내기 때문에 시스템의 응답은 빨라진다. 그러나 를 너무 높게 설정하면 시스템은 불안정하게 된다.
전달함수 :
② 적분(I) 제어기
편차를 적분하여 출력주파수를 수정하기 위해서 사용된다. 비례제어의 경우에서는 큰 편차는 큰 출력주파수를 발생시키지만 편차가 작으면 출력주파수의 조정 값도 작아지게 된다. 그러나 편차를 0으로 만들 수는 없다. 적분제어기에서 출력주파수의 적분보정은 편차를 전체시간에 걸쳐 누적함으로써 수행하게 되고 결과적으로 편차가 0이 된다. 적분게인(:Integral Gain)은 얼마나 자주 편차를 적분할 것인가의 계수이다. 적분게인의 역수는 적분시정수(:Integral Time Constant) 라고 한다.
전달함수 :
③ 미분(D) 제어기
편차를 미분함으로써 출력주파수를 보정하는 제어방법이다. P 제어가 현재의 편차를 기본으로 한다면 I 제어는 과거의 편차를 기본으로 하기 때문에 제어시스템에는 항상 지연이 발생하게 된다. 미분제어기에서 출력주파수의 미분보상은 편차의 변화율에 비례하여 수행된다. 그러므로 D 제어는 편차에 급격한 변화가 있을 때 빠르게 출력주파수를 수정한다.

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