[명지대 기공실 2022] 도립진자 1차 실험 실습 레포트 결과 레포트 예비 레포트

소개

"[명지대 기공실 2022] 도립진자 1차 실험 실습 레포트 결과 레포트 예비 레포트"에 대한 내용입니다.

목차

1. 서론
2. Simulink 모델링
3. PID 제어의 모의실험
4. 만약 도립진자가 0도를 유지하여 꼿꼿이 서 있어도 카트 자체는 멈추지 않고 조금씩 계속 움직인다면 그 이유는 무엇이라 생각하는가?
5. Model2에서는 카트의 움직임과 관련된 PID 증폭기를 추가하였다. 이렇게 하면 카트가 멈출 것이라 생각하는가? 그렇다면 P값과 D값을 수정하여 카트가 멈추는 경우 찾아보자.
6. 결론

본문내용

1. 서론
해당 실험은 Simulink를 통하여 시스템을 모델링하여 모의실험 및 분석을 수행하는 실험이다. 이번 실험을 통해서 Simulink의 사용방식을 익히고 PID제어를 사용해 볼 예정이다.

2. Simulink 모델링
가. 문제 상황을 Simulink로 만들어서 문제를 풀어보라. 4초 후의 위치를 그래프와 함께 보이시오.

주어진 문제에 맞게 Simulink를 통해 모듈을 만들어보았다. 상수 모듈(중력 가속도), 적분 모듈1(사과의 속도), 적분 모듈2(사과의 위치) 그리고 스코프 모듈을 사용해보았다. 해당 모듈에는 오른쪽 그림과 같이 초기값 조건을 주었다. 그 결과 위와 같은 그래프가 나왔는데, 4초 근방을 확대해 본 결과 사과의 위치는 약 29.6m에 위치한다는 것을 알 수 있었다.

3. PID 제어의 모의실험
가. 배포된 시뮬링크 모델의 분홍색 Model1을 더블클릭해서 나오는 도립진자 모델을 확인하자. P, I, D 값을 임의로 바꿔보고, 도립진자가 직립하게하는 본인이 생각하는 3가지 케이스를 보여라. (P, I, D 값 및 시간에 따른 실제 힘, 카트위치, 진자각도 그래프 포함) 그 움직임은 어떠한가?
먼저 P, I, D 값을 임의로 바꾸며 나온 그래프는 위에서부터 외력의 크기(0.001s동안 주어지는 힘 1000N), PID 증폭기를 통해 들어가는 실제 힘, 카트의 위치 그리고 진자의 각도이다. 모든 그래프는 10초 동안의 시간변화율을 주었다.

1) P = 200 I = 20 D = 200

2) P = 100 I = 500 D = 500

3) P = 400 I = 100 D = 200

해당 그래프들을 살펴본 결과 대부분 4초 안으로 진자의 각도가 0에 수렴하는 것을 알 수 있었다. PID 증폭기를 통해 실제로 들어가는 값은 초기에는 모두 모터출력의 한계값인 100N이 들어가는 것을 볼 수 있으며 점점 진폭이 감소하여 0에 수렴함을 볼 수 있다. 카트의 위치는 초기에 약간의 진동을 가지다가 음의 방향(왼쪽)으로 계속해서 천천히 움직이는 형태를 보인다.

참고자료

· 없음