PID Controller Gain Tuning

썩 맘에 들지는 않지만 PID Gain Tuning 을 완료하였다.  지금까지의 작업은 항상 대회 일정에

쫓기어 게인 셋팅을 너무 대충 해왔던 터라 좀더 꼼꼼히 확인해 보고 싶었던 욕심이 있었다.

시험기간임에도 불구하고 틈틈히 실험을 하였는데 놀라울 정도로 많은 경험을 할 수 있었다.

지금까지 얼마나 무식하게 모터를 굴렸나 싶을 정도로 예상과는 다른 결과를 얻었지만

이로 인한 숙제 또한 만만치 않다.  일단은 간단하게 나마 실험 결과를 올려본다.


다음은 일단 이번에 게인을 맞춘 녀석의 무부하 상태 등가감속 속도 프로파일과 실제 출력이다.

(가속도 10000 mm/s/s , 목표속도 2000 mm/s, Y 축 속도, X  축 시간, 이동거리 1200 mm)

빨간색 계열이 실제 엔코더 출력의 속도이고, 파란색은 LPF 적용한 속도 출력, 녹색 계열은 PWM 출력이다.

이 그래프만 본다면 참 마음에 들고 만족할만 하다고 할수 있겠다.  하지만 공중부양된 무부하 상태.

다음이 실제 주행시 속도 결과 값이다.

상당히 많은 실험(노가다) 끝에 얻은 결과이다.  욕심부렸던 것보다 훨씬 불안정한 상태 이지만

더 욕심을 내다가는 일년내내 이짓만 해야 할꺼 같다.  많은 부분을 깨닳을수 있는 실험 이었는데

우선 모터의 한계에 다달았다는 것을 알 수 있다.  처음에는 목표속도를 1000 mm 로 하였다.

그리고 위의 그것보다 훨씬 안정되고 깨끗한 셋팅을 할 수 있었지만 목표속도를 2m/s 3m/s 올리자

충격적인 결과를 볼 수 있었던 것이다.  대략 2m/s 부근에서부터 PWM 출력이 최대가 되었음에도

불구하고 실제 속도가 프로파일을 쫓아가지 못하는 것 아닌가....!

3m/s 는 꿈도 꾸지 못하고 2m/s 를 타겟으로 위와 같은 결과에 만족하기로 스스로와 합의를 본다.

물론 3m/s 에 다다르긴 한다.  하지만 가속도 프로파일을 못쫓아 가기 때문에 그 영역에서의

안정함을 목적으로 더 매달리수는 없는 상황 이였다.  어차피 턴 속도는 1m/s 전후에서 결정이

되므로 그 영역에서의 안정함에 위안을 삼기로 하였다.

또 한가지 중요한 사실은 실험을 거듭 할수록 나타난 경향성에서 찾을 수 있는데

가속 영역과 감속 영역에서의 오차량이 상당히 심하다는 것이다.  가속영역에서 안정적인 게인과

감속 영역에서 안정적인 게인을 모두 찾아 가감속 구간별고 다른 게인을 적용 해야만 괜찮은

결과를 얻을수 있겠다는 말이겠지만, 더이상의 노가다는 사양하는 바이다...

(사실 이 정도로도 충분하다...  ㅠㅠ)

다음은 목표속도 3m/s 에서 출력이 포화되었음에도 불구하고 속도가 프로파일을 따라가지 못하는

모습을 나타낸 그래프다.  게인 셋팅을 완료하기 전의 모습이라 오차가 상당 하지만 참 충격적인

현상이였다.  고속 영역에서 자세보정이 참 힘들었던 이유를 잘 나타내주고 있다.

모터의 한계와 체중감량의 필요성을 뼈져리게 느끼게 한 순간이었다.

이에대한 더욱 많은 고찰을 차일에 올려 보도록 할 것이다. (아마 이 모터는 다시 안쓰겠지..ㅠㅠ)