PID제어 전동기 제어계의 구성

PID제어 전동기 제어계의 구성

1. 전동기 제어계의 구성

1) 피드백 제어계의 구성

피드백 제어계(feedback control system)는 출력 값을 다시 입력으로 되돌려서 원하는 목표값(기준값, 설정값)에 가깝게 제어하는 시스템입니다. 이 시스템은 자동제어의 기본 구조로, 다음과 같은 주요 구성 요소로 이루어집니다.

 

① 기준입력 (Reference Input, r(t))

· 제어계가 따라야 하는 목표값 또는 명령 신호입니다.

· 예 : 에어컨의 설정 온도, 모터의 목표 회전 속도 등.

 

② 비교기 (Comparator / Summing Point)

· 기준입력과 출력(피드백)을 비교하여 오차(error) 신호를 만듭니다.

· 수식으로 표현하면

e(t)=r(t)−y(t)

· e(t) : 오차 신호

· y(t) : 실제 출력

 

③ 조절기(Controller)

· 오차 신호 e(t)를 받아 제어신호(control signal) 로 변환합니다.

· 제어기 종류에 따라 P, PI, PID 등 다양한 형태가 있습니다.

· 예 : PID 제어기 → 비례(Proportional), 적분(Integral), 미분(Derivative) 제어를 조합.

 

④ 구동부 또는 조작부 (Actuator)

· 제어기의 명령에 따라 실제 물리적 장치를 움직이는 부분입니다.

· 예 : 모터, 밸브, 히터 등.

 

⑤ 플랜트 (Plant / Process)

· 실제로 제어하고자 하는 대상 시스템입니다.

· 예 : 온도조절 시스템, 모터 제어 시스템, 로봇 팔 등.

 

⑥ 피드백 소자 (Feedback Element / Sensor)

· 출력값을 측정하여 비교기에 되돌려주는 역할을 합니다.

· 예 : 온도센서, 속도센서, 전류센서 등.

 

2) 피드백 제어의 장점

· 외란(disturbance)이나 파라미터 변화에 대한 안정성 향상

· 정확도 증가 (steady-state error 감소)

· 시스템의 감도(sensitivity) 감소 → 외부 영향에 덜 민감

 

 

3) 속도와 위치와의 관계

 

4) 전동기 제어 시스템의 구성

< Configuration of a motor drive system >

 

5) 전동기의 구성

 

 

6) 가속도 센서

 

7) 가스 센서

< 접촉연소식 센서의 구조와 동작회로 >

 

8) 스트레인 게이지