[제어공학] 10강. PID 제어요약

PID 제어(PID control)는 실제 산업 응용분야에서 가장 많이 사용되는 대표적인 형태의 제어기입니다. PID 제어기는 기본적으로 피드백(feedback)제어의 구조를 가지고 있으며, 제어하고자 하는 대상 플랜트의 출력(output)을 측정하여 이를 기준입력(reference input) 혹은 원하고자 하는 입력(Desired input)과 비교하여 오차(error)를 계산하고, 이 오차값을 기반으로 하여 제어에 필요한 제어입력을 출력합니다.

시간응답 분석을 통해서 비례제어게인의 효과가 채터를 작게 만들어주어 오버슈트가 증가 할 수밖에 없다는 것을 알수있습니다. 미분제어게인을 추가하게 되면 채터값을 감소 시켜줍니다. 적분제어게인을 들어가면서 외란의 효과를 줄일 수 있습니다. 적분제어를 통해서 다양한 입력에 대해서 오차를 줄일 수 있습니다. 적분제어를 넣어주면 시스템 타입이 증가하면서 정상사애 오차를 줄일 수 있습니다.

PID 제어기는 경우에 따라서는 약간 변형된 형태로 사용하는 경우도 있습니다 . 예를 들어, 비례항만을 가지거나(P제어), 혹은 비례-적분항만을 가지는 제어(PI제어), 비례-미분항만을 가진 제어(PD제어)의 형태로 단순화하여 사용하기도 합니다. simulink를 통하여 외부외란토크로 인한 정상상태의 오차 분석을 할 수 있고, P제어게인을 올려가면서 오차를 줄여나갈 수 있다는 것도 확인할 수 있습니다. I게인을 투입했을 때 시간에 따라서 P제어의 정상상태의 오차를 줄일 수 있습니다. I게인을 키우면 오차가 좀더 빠른 속도로 줄어 드는 것을 본 강의를 통해 알 수 있습니다.

또한 피드포워드 제어 게인을 넣어주면서 시간에 따라 변하는 입력에 대한 추종오차를 줄일 수 있다. 피드포워드 제어와 피드백제어를 잘 설계를 하면 입력추종이 잘되는 제어기를 설계할 수 있습니다. 실제로 로봇제어나 수술로봇처럼 정밀한 제어기를 설계할 때에는 역모델을 기반으로한 피드포워드 제어기를 사용됩니다.



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