해피레포트 - [ 공학실험 레포트 ]무인항공기 제어실험 레포트

카테고리 : 레포트 > 공학,기술계열 파일이름 :최종 무인항공기실험레포트.hwp 문서분량 : 22 page 등록인 : heojungmoo 문서뷰어 : 한글뷰어프로그램 등록/수정일 : 10.09.18 / 10.09.18 구매평가 : 다운로드수 : 3 판매가격 : 1,000 원

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보고서설명
PID 제어 여기서 비례, 적분, 미분 이란 것은 에러 값(내가 원하는 제어 목표와 실제 제어 상태)에 대한 비례, 적분, 미분을 의미한다. 그 에러 값들은 제어 회로의 구성에 따라 전압의 아날로그 값이 되거나, 시간 간격에 따른 펄스의 개수, 혹은 펄스의 길이 이런 다양한 값이 될 수 있다. 1) P제어 비례-Proportional 제어. 에러 값의 비례해서 제어 량을 변화시키는 방법이다. P제어는 단순히, 기준 값과 다를 때 어느 정도의 비율로 기준 값에 맞춰주는 가하는 거죠. P게인 값을 2라고 주면 입력 값에 대해 2배씩 증가해서 올리고, 3이라고 주면 3배씩 증가해서 올립니다. 즉 게인 값이 클수록 빨리 목표치에 도달하게 되나(반응이 빠름), 관성이 큰 시스템이면, 출력 값은 마치 물결치듯이, 기준 값보다 더 컸다가 작았다가 하게 됩니다. 그렇다고 게인 값을 낮추면, 반응이 너무 느려지죠. 그래서 P게인 으로는 한계가 있으므로, 다른 I나 D제어를 조합해서 최적의 상태로 만들어 냅니다. 일반적으로 D제어는 잘 사용하지 않습니다. 외부 잡음에 민감해서 오동작의 우려가 있기 때문에, 대개는 P와 I제어를 조합해서 하게 됩니다. [참고자료] 자동제어, 항공역

본문일부/목차
목 차 1. PID 제어에 관한 이론 2. 2.1 실험결과 그래프 - Pitch(PD, P, D), Roll(PD, P, D)에 그래프 2.2 데이터그래프 해석 1) OverShoot 2) Risetime 3) Settling time 4) 오차분석 3. 결론 4. 소감 PID 제어 여기서 비례, 적분, 미분 이란 것은 에러 값(내가 원하는 제어 목표와 실제 제어 상태)에 대한 비례, 적분, 미분을 의미한다. 그 에러 값들은 제어 회로의 구성에 따라 전압의 아날로그 값이 되거나, 시간 간격에 따른 펄스의 개수, 혹은 펄스의 길이 이런 다양한 값이 될 수 있다. 1) P제어 비례-Proportional 제어. 에러 값의 비례해서 제어 량을 변화시키는 방법이다. P제어는 단순히, 기준 값과 다를 때 어느 정도의 비율로 기준 값에 맞춰주는 가하는 거죠. P게인 값을 2라고 주면 입력 값에 대해 2배씩 증가해서 올리고, 3이라고 주면 3배씩 증가해서 올립니다. 즉 게인 값이 클수록 빨리 목표치에 도달하게 되나(반응이 빠름), 관성이 큰 시스템이면, 출력 값은 마치 물결치듯이, 기준 값보다 더 컸다가 작았다가 하게 됩니다. 그렇다고 게인 값을 낮추면, 반응이 너무 느려지죠. 그래서 P게인 으로는 한계가 있으므로, 다른 I나 D제어를 조합해서 최적의 상태로 만들어 냅니다. 일반적으로 D제어는 잘 사용하지 않습니다. 외부 잡음에 민감해서 오동작의 우려가 있기 때문에, 대개는 P와 I제어를 조합해서 하게 됩니다. 위 두개의 그림을 보면 On/Off 제어, 비례제어로 나뉘지만 On/Off 제어도 비례 제어이다. 비례제어의 특성중 하나는 정상상태 오차(Steady State Error)가 없어지지 않는다는 것이다. On/Off 제어를 비례 제어인데 Gain(에러 값에 대한 제어 량에 기준 값)이 무척 큰 것이라고 생각하면 일정 크기의 에러가 계속 존재하게 된다. 게인을 줄인다고 해도 그 에러는 계속 존재한다. 예를 들어 10의 오차가 있을 때, 게인 값을 적용하면 -1의 오차가 남는다면(오버되는 경우) 다시 -1의 오차를 보정하면 +0.1의 오차가 남게 되고 반복하게 된다. 다만 게인이 일정 값 이하로 줄어들면 아래 그림처럼 약간의 편차가 계속 남은 채로 목표 값을 따라가게 된다. 예를 들어 속도의 오차가 10이고, P제어를 적용하면 9의 오차를 줄일 수 있다고 하자. 그러면 1의 오차가 남는다. 그러나 다시 P제어를 하면 0.9의 오차를 줄이고 0.1에서는 0.09........0.01의 오차에서 0.009 이런 식으로 오차가 계속 남게 된다. 만약 게인 값을 딱 맞추면 오차가 없어지지 않겠느냐라고 생각한다면 오차가 없어지는 순간 제어할 수 있는 값이 없어지므로 다시 오차가 발생하게 된다. 2) D 제어  - 미분, 즉 오차 값의 변화를 보고 조작량을 결정하는 방법이다. 위 그림은 PID 제어에 대한 그림이다. D제어만 따로 놓고 보기는 좀 힘들기 때문에 PID 제어를 통틀어서 본다. D제어는 오차의 변화의 반대방향으로 제어가 이루어지게 된다. 즉 오차의 값을 미분한(즉 빨간선의 기울기)의 반대방향으로 조작량을 변화시킨다. 그렇기 때문에 빨간선과 파란선을 비교하면 서로 반대의 모양으로 급격하게 조작량이 변하는 것을 볼 수 있다.3) 조작량의 결정실제 제어기는 아날로그 값으로 제어하는 것처럼 되어 있지만 실제 컴퓨터를 사용하기 위해서는 샘플링을 통하여들어온 이산값의 오차들을 이용하여 조작량을 결정하게 된다.조작량 = Kp * 편차     +       Ki * 편차의 누적값    +        Kd * 편차의 변화량 여기서 kp, Ki, Kd가 제어기의 특성을 결정하게 된다.4) 제어기의 특성과 PID 각 요소들의 의미.제어기의 특성은 몇 가지 지표로 결정이 되는데 그것은 제어기마다 다르다. 절대 목표값을 넘지 말아야하는 제어기도 있을 수 있고, 무엇보다 빠르게 목표값에 도달해야 하는 제어(빠른 응답)도 있을 수 있다. 오차가 작은 게 무엇보다 중요한 제어도 있을 수 있다. 큰 지표가 되는 것은 3가지이다. A. Overshoot - 오버슈트목표값에 비해서 최고로 오차가 커지는 부분이 얼마인가를 보는 것이다. 이 값이 너무 커지면 시스템에 무리를 줄 수도 있다. 예를 들어 제어량이 전압이고 TR을 동작시키는데 오버슈트가 너무 커지면 TR의 동작 영역을 벗어나서 오동작을 하거나 TR이 과전압에 의해 손상될 수 있는 상태이다.B. 목표값 도달 시간.제어는 어차피 완전히 100% 수렴할 수는 없다. 그래서 목표값의 몇%에 들어가면 제어가 완료된 것으로 본다. 어쨌든 제어가 완료되었다고 판단되는 시간. 그 시간이 짧을수록 좋은 제어기이다.C. 정상상태 오차 제어량이 목표량의 일정범위에 도달하였으나 없어지지 않고 남아있는 오차이다.- P 제어 : 목표값 도달 시간(B)을 줄인다.       - I 제어 : 정상상태 오차(C)를 줄인다.- D 제어 : 오버슈트(현재치의 급변이나 외란-A)를 억제한다.

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