1. 실험개요
도립진자 시스템은 카트 위에 올려진 진자가 불안정한 평형점에서 쓰러지지 않도록 수직인 상태를 유지하면서, 카트의 위치 입력을 따라가는 장치이다. 진자의 기울어진 각도와 카트의 수평 위치는 각각 포텐셔미터로 검출하고, 이에 의해 검출된 각각의 오차 신호는 feedback되어 도립 진자
. 반면에 적분제어(Ki)는 정상상태오차를 없앨 수 있다. 그러나 순간
응답을 나쁘게 만들 수 있다. 미분제어(Kd)는 시스템의 안정성을 높이는 역할을 하고 지나침
(overshoot)을 감소시키고 순간응답을 좋게 만든다. 각각의 제어기, Kp, Ki, Kd가 폐루프 시스템에
미치는 영향이 다음 표에 정리되어 있다.
PID제어기와 상태궤환제어기의 프로그램을 작성해 보고, 또한 Simulink를 이용해 각 블록들을 조합해 도립진자의 블록도를 만들고 이를 시뮬레이션 시켜봄으로서 도립진자의 동작 원리와 특성을 알아보고자 한다.
Ⅱ. PID제어기를 이용한 도립진자 시스템
아래 <그림2-1> 에서 볼수 있듯이 도립진자
Q행렬에서 세 번째 값은 pendulum의 각도에 대한 가중행렬로서 가장 중요하게 고려되어야할 값이다. 이 값의 변화에 따른 시스템의 응답을 Fig.2-1에서 볼 수 있다. Q[3]값이 커질수로 시스템의 응답이 빨라지고 Overshoot도 낮아지는 것을 확인할 수 있다.
Fig.2-2 Q값에 따른 Pendulum의 각도
시스템의 Q[1,
■ 수평 원궤도형 도립진자의 되먹임 제어
● 목 적
도립진자는 적당한 제어력이 작용하지 않으면 항상 넘어 지려고 한다는 점에서 불안정
하다. 주어진 도립진자 시스템에 대한 비선형 수학적 모델을 선형화 시키고, PID제어기
및 상태되먹임 제어기의 응답특성 파라미터를 적절히 선정