응용공학실험 a+ 자료 LAB View 를이용한 서브모터 자동제어

1. 모터 제어의 원리

1.1 Servo의 정의
서보(Servo)는 Servo Mechanism의 준말로, 물체의 위치, 방향, 자세 따위의 상태를 제어량으로 하여 목표치의 임의 변화를 추종하도록 구성된 제어계이다.
서보 모터는 빠르게 변화하는 속도, 위치등의 명령에 대해서 신속하고 정확하게 추종할 수 있도록 설계된 모터를 의미한다. 그렇기에 빠르게 변화하는 값에 대해 신속한 반응이 필요하므로 큰 가속도에 의해 기동하거나 정지하는 능력을 요한다.

통상적으로 큰 가속도를 충족하려면 다음의 두 조건을 충족해야 한다.
- 회전력이 클 것
- 회전자의 관성모멘트가 작을 것
당 실험에서 서보 모터를 사용하는 이유는 서보 모터의 특징 때문이다. 서보 모터는 빠르게 변화하는 속도, 위치의 명령에 대하여 신속하고 정확한 추종이 가능하도록 설계되어 있다. 이러한 이유로 360도 회전축을 가진 서보 모터를 이용한다.

1.2 서보 모터의 분류
서보 모터는 자동화 시스템에서 동력 발생기에 해당되는 중요한 요소이다.
구동방식에 따라 DC 서보 모터왿� AC 서보 모터로 구분한다.

1.2.1 DC 서보 모터
DC 서보 모터는 아래 그림과 같이 고정자(Stator)왿� 회전자(Rotor)로 구성된다. 고정자는 기계적 지지를 목적으로 하는 원통형의 프레임(Frame)과 프레임 내경에 부착된 영구자석으로 구성된다. 회전자는 샤프트(Shaft)왿� 샤프트 외경에 정류자 및 회전자 철심이 부착되어 있으며, 정류자(Commutator)왿� 브러시(Brush)는 전기자 권선(Armature coil)에 흐르는 전류의 방향을 180도 회전마다 바꾸어 주는 역할을 한다.

DC 서보 모터는 토크왿� 전류가 비례하며, 선형제어계로의 구성이 가능하기에 상대적으로 간단한 회로로 안정된 제어계 설계가 가능하다. DC 서보 모터의 구동방식은 반도체 스위칭 소자를 이용한 펄스 폭 변조 방식이 주를 이루고 있다.