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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 윤영두
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 한양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
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현금 자동 입출금기(Automated Teller Machine, ATM)는 지폐를 빠르게 분리 및 수납하는 장치이다. 여기서, 사용자가 지폐를 입금을 할 경우에는 현금 자동 입출금기는 지폐를 수납하는 동작을 하게 된다. 또한, 지폐를 출금을 할 경우, 현금 자동 입출금기는 지폐를 분리하는 동작을 하게 된다. 이때, ATM의 액추에이터(Actuator)는 BLDC 전동기이고, 위치 센서로는 홀 센서를 사용한다. 홀 센서는 가격이 저렴하여 널리 사용되지만, 해상도가 낮기 때문에 추정 속도에 맥동이 나타날 수 있다.
지폐 분리 과정에서 지폐의 손상을 막기 위해 지폐 간 간격을 일정하게 유지할 필요가 있다. 전동기 운전 속도를 일정하게 유지하면 지폐 간 간격 유지가 가능하다. 지폐 분리 시 전동기에 10 Hz 정도의 구형파 외란이 인가되며, 속도를 일정하게 유지하기 위해 높은 속도 제어 대역폭이 필요하다. 그러나, 속도 제어 대역폭이 높아지면 제어기 이득이 증가하므로 속도 제어 안정성이 저하될 수 있다.
본 논문에서는 홀 센서를 사용하는 속도 제어 시스템에서 외란 관측기를 사용한 속도 맥동 저감 기법을 제안한다. 제안한 외란 관측기는 홀 센서의 낮은 해상도로 인한 단점을 저감하기 위해, 홀 센서 해상도 증가 기법을 활용하였다. 외란 관측기는 속도와 외란 추정의 간섭을 제거하여 외란 추정 성능을 향상시켰다. 일정한 주파수를 갖는 변동 부하를 관측기가 추정하여 보상하면, 외란에 대한 영향을 저감시킬 수 있으므로 속도 제어 대역폭을 낮출 수 있다. 결과적으로 낮은 속도 제어 대역폭을 사용하기 때문에 속도 제어 안정성을 향상시킬 수 있다. 추정 속도 맥동으로 인한 속도 맥동 저감이 가능하다. 제안하는 방법은 BLDC 전동기 구동 시스템에서 검증되었다.
지폐 분리 과정에서 지폐의 손상을 막기 위해 지폐 간 간격을 일정하게 유지할 필요가 있다. 전동기 운전 속도를 일정하게 유지하면 지폐 간 간격 유지가 가능하다. 지폐 분리 시 전동기에 10 Hz 정도의 구형파 외란이 인가되며, 속도를 일정하게 유지하기 위해 높은 속도 제어 대역폭이 필요하다. 그러나, 속도 제어 대역폭이 높아지면 제어기 이득이 증가하므로 속도 제어 안정성이 저하될 수 있다.
본 논문에서는 홀 센서를 사용하는 속도 제어 시스템에서 외란 관측기를 사용한 속도 맥동 저감 기법을 제안한다. 제안한 외란 관측기는 홀 센서의 낮은 해상도로 인한 단점을 저감하기 위해, 홀 센서 해상도 증가 기법을 활용하였다. 외란 관측기는 속도와 외란 추정의 간섭을 제거하여 외란 추정 성능을 향상시켰다. 일정한 주파수를 갖는 변동 부하를 관측기가 추정하여 보상하면, 외란에 대한 영향을 저감시킬 수 있으므로 속도 제어 대역폭을 낮출 수 있다. 결과적으로 낮은 속도 제어 대역폭을 사용하기 때문에 속도 제어 안정성을 향상시킬 수 있다. 추정 속도 맥동으로 인한 속도 맥동 저감이 가능하다. 제안하는 방법은 BLDC 전동기 구동 시스템에서 검증되었다.
목차
제 1 장 서론 １1.1 연구의 배경 １1.2 연구의 목표 ２1.3 논문의 구성 ３제 2 장 시스템 분석 ４2.1 환류식 지폐 입출금 장치(Bill Recycling Module, BRM) ４2.1.1 BRM의 구성 ４2.1.2 RC의 구성 ５2.2 BLDC 전동기의 특징 ６2.3 BLDC 전동기의 구동 방법 ７2.3.1 2상 도통 방식 ８2.3.2 3상 도통 방식 １０2.4 RC 시스템 분석 １１제 3 장 기존 연구 분석 １７3.1 일반적인 속도 제어 기법 １７3.1.1 비례-적분 속도 제어기 １７3.1.2 2 자유도 속도 제어기 １９3.1.3 변동 부하에 대한 속도 맥동 저감 성능 ２３3.2 홀 센서 해상도 증가 기법[2] ２５3.2.1 회전 벡터 ２５3.2.2 전 차원 속도 관측기 ２９3.2.3 Vector tracking observer ３１3.2 속도 관측기를 포함하는 속도 제어 기법 ３３제 4 장 제안하는 방법 ３７4.1 속도 관측기에 외란 관측기가 결합된 구조 ３７4.2 외란 관측기를 사용한 속도 맥동 저감 기법 ３９4.2.1 외란에 대한 특성 ３９제 5 장 실험 검증 ４２5.1 실험 환경 ４２5.2 실험 결과 ４３5.2.1 속도 관측기 출력 속도 관찰 ４３5.2.2 변동 부하 인가 시 속도 맥동 저감 성능; 고조파를 저감하지 않았을 경우 ４４5.2.3 변동 부하 인가 시 속도 맥동 저감 성능; 고조파를 저감했을 경우 ５０제 6 장 결론 ５６Reference ５７Abstract ５９감사의 글 ６１
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