자동제어심화실험-역진자 Up
역진자 시스템의 위치제어를 위해 비례-미분-적분 제어기를 설계하기 전에 비례게인의 조정만으로 시스템의 출력을 살펴보았다. 우선 의 값을 30으로 정했을 때 프로그램을 실행시키자마자 수레가 왼쪽으로 급속히 움직이는 것을 볼 수 있었다. 두번째는 의 값을 50으로 증가시켜서 다시 실험을 하였다. 역시 수레가 한 쪽 방향으로 급속히 움직였다. 의 값으로는 역진자 시스템의 위치제어가 불가능한 것으로 판단하여 감쇠비를 증가시키는데 효과적인 미분게인을 추가해 보았다. 그 결과 수레가 좌우로 진동을 하면서 역시 한쪽으로 움직였다. 하지만 앞의 2번의 실험보다 더 오랫동안 발산하지 않고 버티는 것을 볼 있었다. 이제는 적분게인 을 추가해 보았다. 의 값을 0.1, 0.05로 바꾸어서 실험을 했는데 0.05일 때 좌우로 진동이 있었지만 앞의 실험들보다 양호한 결과를 나타내었다. 좌우로 조금씩 진동을 하면서 진자를 원하는 위치로 제어를 하려고 하는 것 같았다. 하지만 시간이 흐름에 따라 한쪽으로 이동하더니 결국 한 쪽 끝으로 이동을 하였다. 조교님이 처음에 말씀하셨던 것처럼 PID로 제어를 한다는 것은 어렵다는 것을 알았다.
데이터를 그래프를 통해 확인하지 않고 눈짐작으로 역진자의 거동을 보았을 때는 심하게 발산하지 않는 이상 서로 다른 게인에 대해 어느 것이 나은 것이다라는 것을 판가름하기 어려웠다. 그리고 시스템이 발산을 하기 때문에 모든 실험에 대해 똑같은 시간동안 데이터를 받은 것이 아니라 각 실험마다 데이터를 받은 시간이 다르기 때문에 그래프를 통해서도 명확하게 성능을 살펴보기가 힘들었다.
2번 실험에서 살펴보겠지만 이 시스템의 근궤적을 그려보면 우방평면에 극점이 존재하게 된다. 그래서 시스템이 불안정하다. PID의 제어로는 우방평면에 있는 극점을 보상해 주기가 어려운 것 같았다.
실제로 역진자의 경우 수레의 속도나 가속도로 정확한 제어를 위해 필요한 요소라고 생각된다. 하지만 실제 시스템은 의 변화에 비례하는 출력만이 나오므로 작은 각에 대해서는 반응이 늦게 되고 이로 인해 초기 발생한 오차를 극복하지 못 하고 계속 한 방향으로 넘어가는 것 같다.
3) 제어게인의 선정에서 일반적으로 알려진 제어이론을 근거로 해서 제어기를 설계하고 실험에 의해서 설계된 제어기의 제어성능을 평가한다. 제어게인의 선정을 위해서는 LQR, 극배치기법, 퍼지알고리…(생략)
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