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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 변정환
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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모션 스테이지(motion stage)는 X-Y 테이블, 갠트리 로봇 시스템(gantry robot system) 등에서 제한된 범위 내에서 부하를 이송하는 기구로 유용하게 이용되고 있다. 이 기구는 마찰을 일으키는 다양한 기계요소의 조합에 의해 추력이 발생된다. 일반적으로 정지마찰, 쿨롱마찰 등과 같은 비선형마찰(nonlinear friction)은 공칭 모델(nominal model)과 실제 플랜트(actual plant) 간의 모델링 오차(model error)를 발생시키는 요인이 된다.
모션 스테이지를 선형시스템으로 모델링하면 비선형 마찰은 테이블에 탑재된 부하와 동일하게 위치오차를 발생시키는 외란으로 작용된다. 하지만, 모션 스테이지의 모터를 구동하기 위한 상용화된 서보 드라이버(servo drive)는 P/PI제어기를 내장하고 제어 입력을 위한 단자는 제공되지 않는다. 제어입력 단자가 제공되지 않으므로 내장된 제어기(embedded controller)의 출력과 외부에서 설계된 보상기(compensator)의 출력을 직접 결합하는 것은 곤란하다.
본 연구에서는 서보 드라이버로 구성된 내부 루프(inner loop)에 대해 외부루프(outer loop)에 외란 관측기(disturbance observer)를 부가하여 등가 외란(equivalent disturbance)을 추정하고 보상함으로써 모션 스테이지의 공칭 모델과 실제 플랜트의 출력응답이 정상상태에서 뿐만 아니라 과도상태에서도 일치될 수 있는 제어시스템을 설계하였으며, 다양한 실험을 통해 외란 관측기가 비선형 마찰 및 파라미터 변동(parameter perturbation)을 등가 외란으로 인식하고 제거함으로써 공칭 모델과 실제 플랜트의 응답이 일치됨을 확인할 수 있었다.
모션 스테이지를 선형시스템으로 모델링하면 비선형 마찰은 테이블에 탑재된 부하와 동일하게 위치오차를 발생시키는 외란으로 작용된다. 하지만, 모션 스테이지의 모터를 구동하기 위한 상용화된 서보 드라이버(servo drive)는 P/PI제어기를 내장하고 제어 입력을 위한 단자는 제공되지 않는다. 제어입력 단자가 제공되지 않으므로 내장된 제어기(embedded controller)의 출력과 외부에서 설계된 보상기(compensator)의 출력을 직접 결합하는 것은 곤란하다.
본 연구에서는 서보 드라이버로 구성된 내부 루프(inner loop)에 대해 외부루프(outer loop)에 외란 관측기(disturbance observer)를 부가하여 등가 외란(equivalent disturbance)을 추정하고 보상함으로써 모션 스테이지의 공칭 모델과 실제 플랜트의 출력응답이 정상상태에서 뿐만 아니라 과도상태에서도 일치될 수 있는 제어시스템을 설계하였으며, 다양한 실험을 통해 외란 관측기가 비선형 마찰 및 파라미터 변동(parameter perturbation)을 등가 외란으로 인식하고 제거함으로써 공칭 모델과 실제 플랜트의 응답이 일치됨을 확인할 수 있었다.
목차
- 목 차 -그림목록 ⅱ표 목 록 ⅲ국문초록 ⅳ제1장 서론 1제2장 시스템의 모델링 3제3장 제어시스템 설계 63-1 위치 제어기 63-2 외란 관측기 7제4장 실험 및 고찰 11제5장 결론 23참고문헌 24영문초록 26
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