ANGLE0°목표 75°
목표 각도오차2초에 팔 끝에 추가 매달립니다
3D 장면을 불러오는 중입니다
게인
스텝 응답 목표 1 = 75°
노란 점이 지금 팔의 위치입니다. 세로 점선에서 추가 매달립니다.
성능
- 오버슈트
- 정착 시간 (2%)
- 추를 단 뒤 남은 오차
이렇게 해 보세요
- P만을 누르고 Kp를 천천히 올려 보세요. 팔이 목표 각도에 빨리 다가가지만 지나쳤다가 되돌아오는 출렁임이 커집니다.
- 2초에 팔 끝에 추가 매달립니다. P 제어만으로는 팔이 목표보다 조금 아래에서 멈춥니다. 빨간 호가 남은 오차입니다.
- PI를 누르세요. 적분이 남은 오차를 조금씩 밀어내 팔을 다시 목표까지 올립니다. 대신 출렁임이 늘어납니다.
- Kd를 올려 보세요. 팔이 움직이는 속도에 브레이크를 걸어 출렁임이 줄어듭니다.
- Kp를 낮춘 채 Ki만 크게 올리면 팔이 점점 크게 흔들리며 발산합니다. 게인에는 한계가 있습니다.
무엇을 모사했나
대상은 모터로 위치를 맞추는 서보 시스템입니다. 전달함수로 쓰면 다음과 같습니다.
G(s) = K / ( s (τs + 1) ), K = 8, τ = 0.15 s
목표값은 1이고, 2초에 일정한 부하가 걸립니다. 제어 주기는 1 ms입니다. 미분은 오차가 아니라 측정값의 변화에 걸어서, 목표값이 갑자기 바뀔 때 출력이 튀지 않게 했습니다.
세 게인의 역할
| 게인 | 반응하는 것 | 올리면 좋아지는 것 | 올리면 나빠지는 것 |
|---|---|---|---|
| Kp | 지금의 오차 | 응답 속도 | 오버슈트 |
| Ki | 쌓인 오차 | 정상상태 오차 | 오버슈트, 안정성 |
| Kd | 변화 속도 | 오버슈트 | 노이즈에 민감해짐 |
실제 모터 제어에서는 출력이 전압 한계에 걸리기 때문에, 적분 값이 끝없이 쌓이지 않게 막는 안티 와인드업이 추가로 필요합니다.