Robust Controller Design and Analysis Using Disturbance Observer and Integral Control

외란 관측기와 적분제어기를 이용한 강인 제어기 설계 및 분석

압전 구동기(Piezo actuator)는 수 나노미터 수준의 위치정밀도와 고분해능을 가지고 있으나 비선형 특성인 히스테리시스(Hysteresis)는 정상상태에서 위치 오차를 발생하는 주요 원인이 된다. 현재까지 히스테리시스를 보상하기 위해 피 프 포워드 제어 방법, Pl 제어 방법, $H_{\infty}$제어 방법 등이 연구되어 왔지만 저주파 대역의 외란(disturbance)까지 고려하여 시스 템을 주파수 영역에서 설계, 분석하는 방법에 대한 연구는 미흡하였다. 본 논문은 압전 구동기의 위치 제어를 위한 제어기의 설계와 이를 주파수 영역에서 분석하는 내용을 다룬다. 제어기의 설계는 히스테리시스를 보상하기 위해 극점 배치 방법과 외란 관측기(Disturbance observer)를 기본으로 하였으며 적분제어를 적용하여 시스템 민감도(sensitivity)를 개선하였다. 시뮬레이션과 실험을 통하여 설계한 제어기가 히스데리시스에 대한 보상과 민감도의 개선에 효율적임을 검증하였다.