PID 제어 개념
서보모터에서 널리 사용되는 PID 제어.
Proportional-Integral-Derivative 제어의 약자로, 자동 제어 시스템에서 널리 사용되는 피드백 제어 알고리즘.
시스템의 현재 상태와 목표 상태 간의 차이를 줄이기 위해 세 가지 요소인 비례, 적분, 미분을 이용.
- 구성 요소
1. 비례 제어(P)
* 기능 : 현재 오차에 비례하는 제어 신호 생성
* 효과 : 오차가 커질수록 제어 신호도 커지며, 이는 시스템이 더 빨리 목표값에 도달하도록 도와줌.
2. 적분 제어(I)
* 기능 : 오차의 누적 값을 이용하여 제어 신호를 생성.
* 효과 : 지속적인 오차를 제거하여 오차를 0으로 만드는데 도움.
3. 미분 제어(D)
* 기능 : 오차의 변화율에 비례하는 제어 신호 생성.
* 효과 : 시스템의 응답 속도를 조절하여 과도한 진동이나 오버슈트를 줄이는데 도움.
- PID 제어기의 전체 수식
- 튜닝
PID 제어의 성능을 최적화하려면 Kp, Ki, Kd 값을 적절히 설정해야 함.
1. 실험적 튜닝 방법
* Ziegler-Nichols 방법 : 일반적인 튜닝 방법 중 하나로, 시스템의 반응을 관찰하여 Kp, Ki, Kd 값을 조정.
2. 자동 튜닝 방법
* 소프트웨어 도구 : 일부 제어 시스템은 자동으로 최적의 PID 값을 찾아주는 소프트웨어를 제공합니다.
ex) 매트랩, 랩뷰, PID Tuner, Siemens TIA Portal 등등...
- 장점
1. 다양한 시스템에 적용 가능
2. 간단한 구조와 구현
3. 안정적인 성능 제공
- 단점
1. 적절한 튜닝이 필요
2. 비선형 시스템에서는 성능 저하될 수 있음.