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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김정한
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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요 약
제 목 : 가변 다중주파수를 가진 외란에 대한 속도리플 제어기의 설계
기술이 발전함에 따라 산업용 장비들의 정밀도를 높이기 위한 많은 연구들이 진행 되어 왔다. 그중에서 모터의 정속 구동은 모든 장비의 기본이면서 가장 널리 쓰이고 있다. 하지만 실제로 모터 정속 구동을 해보면 여러 가지 원인에 의해 속도리플이 발생하고 이로 인해 정확한 정속 구동이 이루어지지 않는다.
속도리플의 발생 원인은 크게 기구적인 요인과 전기적인 요인으로 나뉜다. 기구적인 요인은 회전부의 무게중심의 오프셋, 베어링의 마모, 마찰력의 비대칭 등과 같은 것이고 전기적인 요인은 모터 구조에 의한 것과 모터 드라이버의 전류 제어 방식에 의한 것들이 있다.
본 논문에서 제안한 속도리플 제어기는 속도리플의 발생 원인에 상관없이 리플이 일정한 주기성을 가지고 있다면 정현파로 모델링하여 분석하고 제어 할 수 있도록 설계하였다.
제안된 속도리플 제어기를 구성하기 위해서는 발생하는 속도리플의 핵심 주파수 및 위상, 최종 보상신호 게인, 시스템의 위상지연 등의 파라미터들이 필요하다.
파라미터들을 측정은 알고리듬을 진행하면서 속도리플의 분석을 통해 이루어지며 속도리플의 핵심 주파수는 제어기의 리소스 부담을 줄이기 위해 알고리듬을 적용하지 않은 속도 raw data를 받아 외부에서 FFT분석을 통해 파악한다. 시스템의 위상지연은 모든 알고리듬의 구성이 끝난 후 최종 보상신호를 시스템에 Sweeping하며 속도리플이 최소화 되는 Phase를 찾아 보상신호 적용 시 보정해준다.
실제 장비의 경우 속도리플의 핵심 주파수가 일정하지 않고 약간의 변동이 존재한다. 이런 특성을 고려하여 속도리플 모델링과정에서는 현재 제어신호와 속도리플의 차를 Feedback 받아 제어신호가 속도리플을 실시간으로 추종하도록 하였다. 또한 최종 보상신호를 시스템에 적용한 후 속도리플의 크기가 일정량 이상으로 증가하면 PLL알고리듬과 유사한 방식으로 보상신호의 Phase 재조정해 속도리플의 주파수 변동에 상관없이 속도리플의 감소량이 일정하도록 하였다.
제 목 : 가변 다중주파수를 가진 외란에 대한 속도리플 제어기의 설계
기술이 발전함에 따라 산업용 장비들의 정밀도를 높이기 위한 많은 연구들이 진행 되어 왔다. 그중에서 모터의 정속 구동은 모든 장비의 기본이면서 가장 널리 쓰이고 있다. 하지만 실제로 모터 정속 구동을 해보면 여러 가지 원인에 의해 속도리플이 발생하고 이로 인해 정확한 정속 구동이 이루어지지 않는다.
속도리플의 발생 원인은 크게 기구적인 요인과 전기적인 요인으로 나뉜다. 기구적인 요인은 회전부의 무게중심의 오프셋, 베어링의 마모, 마찰력의 비대칭 등과 같은 것이고 전기적인 요인은 모터 구조에 의한 것과 모터 드라이버의 전류 제어 방식에 의한 것들이 있다.
본 논문에서 제안한 속도리플 제어기는 속도리플의 발생 원인에 상관없이 리플이 일정한 주기성을 가지고 있다면 정현파로 모델링하여 분석하고 제어 할 수 있도록 설계하였다.
제안된 속도리플 제어기를 구성하기 위해서는 발생하는 속도리플의 핵심 주파수 및 위상, 최종 보상신호 게인, 시스템의 위상지연 등의 파라미터들이 필요하다.
파라미터들을 측정은 알고리듬을 진행하면서 속도리플의 분석을 통해 이루어지며 속도리플의 핵심 주파수는 제어기의 리소스 부담을 줄이기 위해 알고리듬을 적용하지 않은 속도 raw data를 받아 외부에서 FFT분석을 통해 파악한다. 시스템의 위상지연은 모든 알고리듬의 구성이 끝난 후 최종 보상신호를 시스템에 Sweeping하며 속도리플이 최소화 되는 Phase를 찾아 보상신호 적용 시 보정해준다.
실제 장비의 경우 속도리플의 핵심 주파수가 일정하지 않고 약간의 변동이 존재한다. 이런 특성을 고려하여 속도리플 모델링과정에서는 현재 제어신호와 속도리플의 차를 Feedback 받아 제어신호가 속도리플을 실시간으로 추종하도록 하였다. 또한 최종 보상신호를 시스템에 적용한 후 속도리플의 크기가 일정량 이상으로 증가하면 PLL알고리듬과 유사한 방식으로 보상신호의 Phase 재조정해 속도리플의 주파수 변동에 상관없이 속도리플의 감소량이 일정하도록 하였다.
목차
I. 서 론 11. 연구 배경 및 목적 12. 관련 연구 현황 23. 연구 내용 3II. 리플과 시스템의 진동 41. 리플의 발생원인 분석 42. Tracking Control 10III. FPL(Frequency and PLL) 알고리듬 121. FPL(Frequency and PLL) 알고리듬 개요 122. Velocity Ripple Extractor 143. Frequency Follower 164. Tracking Wave Generation Engine & Phase adjuster 185. Phase Follower 216. 알고리듬 시뮬레이션 237. 알고리듬 정리 31IV. 실험 및 결과 331. BLDC 실험 332. 실제 장비 적용 실험 54V. 결 론 62
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