모터를 스프링처럼 제어하기

다음 그림과 같이 막대 한쪽이 조인트에 고정되고 스프링에 연결되어 있는 기계는 힘을 주어 돌리면 스프링의 힘으로 다시 원 위치로 돌아온다. 

 

 

위와 같은 기계 장치를 서보 모터를 이용하여 구현할 수 있다. 다음 그림과 같이 막대를 서보 모터에 연결하고 스프링의 움직임을 서보 모터로 시뮬레이션할 수 있다.

 

 

서보 모터의 회전각을 θ라 둔다.

 

 

이 때 스프링과 같은 동작을 위한 제어 시스템은 다음 그림과 같다. 스프링은 훅의 법칙에 따라 회전각이 클수록 그에 비례하여 당기는 힘은 증가한다. 회전각 θ을 입력으로 받고 게이 K를 곱하여 토크 제어를 한다. 여기서 K는 스프링 계수 이다.

 

 

이와 같은 제어 시스템은 스프링을 시뮬레이션 하지만, 스프링의 힘을 받아 원위치로 왔을 때 스토퍼에 의해 멈추는 것을 시뮬레이션하는 것은 조금 까다롭다.