[제어공학]PID 제어 실험

소개글

PID 제어 실험 프로젝트에 대한 보고서로서, PSPICE 회로도와 출력파형, 그리고 실제 제작된 회로의 오실로스코프 출력파형까지 수록되어있습니다.

목차

1.Abstract

2.Introduction

3.Background
1) 제어란
2) PID Controller 설계법
　3) PID Characteristic

4.Simulation result

5.Experiment
1) Open loop
2) Closed loop

6.Analysis

7.Conclusion

8.Epilogue

9.Appendix

본문내용

`제어`란 “기계나 설비가 목적에 알맞은 동작을 하도록 조절”하는 것을 의미한다. 문자 그대로 사용자의 목적에 맞게 시스템이 동작하도록 설계하는 것을 의미하는 것이다. 좀 더 공학적으로 얘기하자면 “원하는 시스템 응답을 얻기 위하여 시스템을 형성하는 각 구성요소를 상호 연결하는 것”이 바로 제어인 것이다. 이러한 제어는 크게 Open-loop 제어와 Closed-loop 제어로 나눌 수 있다.

(1) Open-loop 제어
시스템 구성에 Feedback 없이 동작하며 입력신호에 대하여 직접 출력을 발생시킨다. 즉, Feedback을 이용하지 않고 구동기로 plant를 직접 제어하는 시스템을 의미한다.

(2) Closed-loop 제어
Open-loop 제어 시스템에 반하여 Closed-loop 제어 시스템은 실제 출력과 원하는 출력응답을 비교하기 위해 실제 출력의 측정치를 이용한다. 즉, 출력신호의 측정치와 원하는 출력을 비교하고 오차신호를 발생시켜 plant에 가하는 것이다. 수학적으로 설명하자면, Closed-loop 제어 시스템은 하나의 시스템 변수와 다른 변수의 함수를 비교하고, 그 차이를 제어의 수단으로 사용함으로써 주어진 이들 변수간의 관계식을 유지하고자 하는 제어시스템이다.

(3) 위치 제어와 속도 제어
① Position Sensor(Potentiometer) : Rotary potentiometer는 출력 위치를 측정하는데 사용 된다. potentiometer는 일종의 가변저항으로서, 출력 위치에 따서 potentiometer에 가한 전압이 달라지게 되는데, 이것을 이용하여 위치를 측정할 수 있다
② Velocity Sensor(Tachogenerator) : Tachogenerator를 이용하여 모터축의 속도에 비 례하는 Signal을 측정할 수 있다. 기어비가 고정되어 있어서 출력 속도에 비례하는 전압을 측정할 수 있다.

참고 자료

① Control Systems Engineering 4th edition
- Norman S. Nise, 2004
② 제어 및 계측 실험 2nd edition
- System and Control Lab, 2005
③ Microelectronics 5th edition
- Sedra & Smith, 2004