시간 영역에서의 시스템 응답 실험

목차

1. 실험 장비 설치
2. 실험 기초 이론
3. 실험 순서

본문내용

<실험 순서>
① 실험 장비 설치
② Bread board 에 회로 구성
③ Function generator 와 DAQ 를 이용해 회로 작동 확인
④ 정리 및 청소

1. 실험 장비 설치

⇨ Breadboard 에 OP amp 회로를 구성한다.
⇨ Function generator 에서 나오는 신호를 앞서 구성한 회로에 입력으로 준다.
⇨ OP amp 회로에서 출력되는 출력값을 DAQ 를 이용하여 측정 및 기록 한다.

2. 실험 기초 이론

1) Analog computer

다음은 자동차 서스펜션(suspension)을 간단한 형태로 모델링한 것이다. m 은 질량, k 는 스프링 상수, b 는 댐핑계수(damping ratio)를 의미하고, yS 는 질량체(차체)의 움직임, yroad 는 외부입력(지면)을 나타낸다. 이를 수식화하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.
이에 사용되는 미분기, 적분기 등을 Op amp 를 이용하여 표현하여 실제 시스템을 작은 회로로 구성하여 미리 결과를 예측해볼 수 있겠다.

< 중 략 >

3) PID 제어기

(1) PID 제어기란?

PID 는 proportional-integrate-derivative 를 줄여 표현한 것으로 PID 제어기는 비례-적분- 미분 제어기를 의미한다. PID 제어기는 아래 그림과 같은 폐루프 시스템(closed loop system)에서 입력값과 출력값 사이의 오차 신호에 gain 을 곱해 시스템에 입력해주는 방식이다. 비례 gain 은 오차 신호에 바로 gain 을 곱해주는 형태이고, 미분 gain 은 오차 신호를 미분한 후 gain 을 곱해주고, 적분 gain 은 오차 신호를 적분한 후 gain 을 곱해주는 방식이다.

(2) PID gain 설정 방법 (Ziegler-Nichols 방법)

Step input 에 대한 시스템의 응답이 다음과 같을 때, 관찰된 시정수 T 와 낭비시간(delay time) L 을 이용해 gain 값을 설정한다.

참고 자료

없음