제어시스템공학 실험 REPORT-PID 제어기에 대한 이해

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<P 제어를 이용한 응답그래프>

- 위의 그래프는 Kp 제어를 이용하여 입력값에 대한 출력이 어떻게 변하는지 나타낸 응답 상태이다. ①에서는 정상상태의 결과 값이 180에 한참 못 미침에 따라 ②에서 Kp값을 100을 올려주었다. 하지만 정상상태 오차값이 여전히 존재함에 따라 ③에서 100을 더 올려주어 180에 비슷한 결과값을 만들어 냈다.
이를 통해 <PID제어기>에서 P의 역할은 조교님께서 수업시간에 설명해주셨다시피 Power의 역할을 한다고 볼 수 있다. 이는 정상상태 오차값이 생김에 따라 미세한 정도를 맞추어 주기에는 다소 어려움이 따르지만 기계가 작동을 함에 있어서 필요한 기본적인 작동 힘의 정도를 조절해주는 역할을 한다고 볼 수 있다. 또한 결과 그래프에서 알 수 있듯, P의 값이 올려줌에 따라 과도시간이 조금씩 길어지고 임펄스 형태의 과도응답도 길어짐을 알 수 있다. 따라서 실제로 기계를 제어할 때에 있어서 적정 범위 내에서의 출력값을 원한다면 P 제어에서 과도응답의 범위도 충분히 고려해주어야 한다고 생각했다.

<D 제어를 이용한 응답그래프>

- 위의 그래프는 Kp를 일정하게 둔 동안 Kd의 값을 올림에 따라 응답 그래프가 어떻게 변하는지를 나타낸 것이다. 이는 먼저 D값을 올려주는 것은 출력값에 급격한 제동을 걸어 overshoot값을 줄여주는 효과를 가질 수 있다. 이에 따라 안정성이 향상이 되는 효과를 가질 수 있다. 즉 그래프에서 본다면 앞장의 P제어에 비하여 과도 응답구간이 비교적 짧음을 볼 수 있고. 임펄스 형의 곡선 진동이 줄어든다는 것을 알 수 있다. 이는 곧 P는 일정하게 유지하되 정상상태에 가기까지의 변화를 줄여주는 brake효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
④의 그래프는 D값을 1000을 주었을 때의 결과 값인데 ⑤와 ⑥으로 갈수록 과도응답에서의 변화가 줄어듦을 알 수 있고, 진동이 줄어든다는 것 또한 그래프에서 알 수 있다.

참고 자료

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