IPMSM의 위치 제어를 위한 PI-PD 제어기 설계 :A PI-PD Controller Design for Position Control of an IPMSM

장주형

추천

검색

자료유형: 학위논문

저자정보: 장주형 (강원대학교, 강원대학교 대학원)

지도교수: 김상훈

발행연도: 2017

저작권: 강원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수34

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2017

전동기 위치 제어를 위한 PI-PD 제어기 설계

장주형 , 김상훈 전력전자학회논문지 2017.02 학술저널

IPMSM의 위치 제어를 위한 PI-PD 제어기 설계

장주형 전기전자공 2017.01 학위논문

2016

IPMSM의 위치제어를 위한 PI-PD 제어기 설계

장주형 , 김상훈 전력전자학회 학술대회 논문집 2016.11 학술대회자료

이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
이 논문의 연구 히스토리 확인하기

초록· 키워드

오류제보하기

최근에 정밀 제어가 요구되는 분야에서 영구자석 직류전동기가 영구자석 동기전동기로 대체되고 있다. 영구자석 동기전동기는 다른 전동기에 비해 고효율, 고토크밀도, 고응답성 등의 우수한 장점을 가지고 있기 때문에 위치제어나 속도제어가 필요한 서보 시스템의 응용에 매우 적합하다.
통상적으로 위치 제어시스템은 바깥 측 루프에 위치 제어기와 내부 루프에 속도 및 전류 제어기가 직렬로 연결된 직렬 제어 구조가 사용된다. 하지만 이러한 제어시스템은 연산 시간이 길어지며, 결과적으로 바깥 측 루프인 위치 제어의 동특성이 떨어지는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해 속도 제어기를 사용하지 않는 위치 제어시스템을 사용한다.
속도 제어기를 사용하지 않는 위치 제어시스템에서 위치 제어기는 파라미터 조정, 좋은 제어 성능과 간단한 구조의 PID 제어기가 사용되고 있다. PID 제어 기법은 미분요소를 사용함으로써 미분 폭주현상을 유발할 수 있기 때문에, PD 제어기를 내부 루프에 도입함으로써 이러한 문제를 막을 수 있다. 기존의 위치 제어기 설계 방법은 설계 과정이 복잡하다. 또한 비례 또는 적분 이득 값에 따라 제어기의 이득 값들이 변동되기 때문에, 제어 대여폭도 같이 변동하게 된다. 이러한 경우 위치 제어시스템의 제어 대역폭을 설정하기 힘든 문제가 있다.
본 논문에서는 위치 제어기의 출력을 전류 제어기에 직접 연결하여 시스템의 동특성을 높이고 연산 부담을 감소시키는 위치 제어시스템이 사용된다. 이와 같은 위치 제어시스템에서 본 논문은 기존의 설계 방법보다 간단하고 위치 제어의 대역폭 설정이 가능한 PI-PD 위치 제어기 설계 방법을 제안한다. 제안된 제어기의 설계는 전체 위치 제어시스템을 극점-영점 상쇄를 통해 기본형 2차 전달함수 형태로 구성된다. 이로부터 제어기의 이득 값들이 위치 제어기의 대역폭에 따라 쉽게 결정된다. 제안된 설계 방법에 의한 PI-PD 위치 제어기를 IPMSM 구동시스템에 적용하여 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 유효성을 검증하였다.

Recently, a permanent magnet DC motor is replaced by a permanent magnet synchronous motor in the fields required precision control. Because permanent magnet synchronous motors have the outstanding advantages of having a high efficiency, a high torque density and a high response in comparison with other motors, this is very suitable in the application of servo system requiring a position and a speed control.
A position control system is typically used in the way of a cascade control structure, which is connected to the position controller of outer loop and the speed and current controller of inner loop in series. However, such control system has a long computation time. As a result, there is a problem deteriorating a dynamic characteristics of the position control in the outer loop. To solve this problem, the position control system without using a speed controller is used.
In the position control system without using the speed controller, the position controller is used as a PID controller with a parameter adjustment, a good control performance and a simple structure. Since the PID control can occur a derivative kick by using a derivative element, the problem can be prevented by introducing a PD controller into the inner loop. A existing design method of the position controller is complicated in the design process. Also, the gain values of the position controller vary according to a proportional or a integral gain value so that a control bandwidth is changed. In this case, it is difficult to set the control bandwidth of the position control system.
In this paper, the position control system is used to improve the dynamic characteristics of system and to reduce a computational burden by connecting a output of a position controller directly to a current controller. In this position control system, this paper presents a design method for a PI-PD position controller which is simpler than the existing design methods and can set the bandwidth of position control. The design of the proposed controller consists of a second-order transfer function through a pole-zero cancellation on the whole position control system. Thus, the gain values for the PI-PD position controller can be easily determined by a given bandwidth of the position controller. The PI-PD position controller designed by the proposed method was adopted for position control in an IPMSM drive system. The effectiveness of the proposed design method is confirmed through simulations and experiments.

#영구자석 동기전동기 #위치 제어시스템 #PID 제어기 #PI-PD 위치 제어기 #극점-영점 상쇄 #IPMSM

▶ List of Figures Ⅴ
▶ List of Tables Ⅶ
I. 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 목적 2
1.3 논문의 구성 3
Ⅱ. 위치 제어를 위한 IPMSM의 구동시스템 4
2.1 영구자석 전동기의 d-q축 모델 4
2.2 위치제어시스템 7
2.3 IPMSM의 구동시스템 9
Ⅲ. 기존의 위치 제어기 설계 방법 11
3.1 2자유도 PID 위치 제어기 설계 12
3.2 I-PD 위치 제어기 설계 16
3.3 PI-PD 위치 제어기 설계 19
Ⅵ. 제안한 PI-PD 위치 제어기 설계 23
4.1 이득 설계 23
4.2 정상상태 오차 및 안정도 28
4.3 적분기 누적 억제 기법 30
Ⅴ.시뮬레이션과 실험 33
5.1 시뮬레이션 구성 33
5.2 시뮬레이션 결과 35
5.2.1 지령에 대한 응답 특성 35
5.2.2 외란에 대한 응답 특성 37
5.3 실험 시스템 구성 39
5.4 실험 결과 40
5.4.2 지령에 대한 응답 특성 40
5.4.2 외란에 대한 응답 특성 44
Ⅵ. 결론 46
▶ 참고문헌 47
▶ Abstract 49

최근 본 자료

전체보기

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

이 논문의 연구 히스토리 (3)

초록· 키워드

목차

최근 본 자료

댓글(0)