Sensorless Speed Control of Direct Current Motor by Neural Network

DC motor requires a rotor speed sensor for accurate speed control. The speed sensors such as resolvers and encoders are used as a speed detector, but they increase cost and size of the motor and restrict the industrial drive applications. So in these days, many papers have reported in the sensorless operation of DC motor〔3­5〕. This paper presents a new sensorless strategy using neural networks〔6­8〕. Neural network has three layers which are input layer, hidden layer and output layer. The optimal neural network structure was tracked down by trial and error, and it was found that 4­16­1 neural network structure has given suitable results for the instantaneous rotor speed. Also, learning method is very important in neural network. Supervised learning methods〔8〕 are typically used to train the neural network for learning the input/output pattern presented. The back­propagation technique adjusts the neural network weights during training. The rotor speed is gained by weights and four inputs to the neural network. The experimental results were found satisfactory in both the independency on machine parameters and the insensitivity to the load condition.

신경회로망을 이용한 직류전동기의 센서리스 속도제어

근래에는 정확성과 신뢰성이 강한 센서리스 속도추정방법으로 전동기를 구동하기 위한 노력이 전개되고 있으며, 본 논문은 외란에 대한 강인성이 뛰어난 신경회로망을 이용하여 직류전동기의 센서리스 속도제어를 실현한 연구 결과이다. 〔6­8〕 신경회로망은 사람의 뇌가 경험을 통해 학습하듯이 주어진 입력에 대해 학습을 통하여 최적의 출력을 발생한다. 학습은 직류전동기의 수식모델을 통해 얻어진 전압$.$전류 및 회전자 속도를 입$.$출력 데이터로 사용하여 역전파 학습 알고리즘〔8〕을 통해 행하여지며, 학습 완료 후 얻은 최적의 연결강도를 이용하여 속도를 추정한다. 신경회로망에 의한 방식은 복잡한 알고리즘을 사용하지 않고도 정확한 속도 추정이 가능하며, 직류전동기의 문제점인 회전자 권선의 열에 의한 전동기의 성능 악화 및 속도 제어의 어려움을 해소하여 운전 조건에 따른 외란 등에도 강인한 제어 특성을 가질 뿐만 아니라 전 속도 영역에서 속도 응답 특성이 우수한 결과를 얻을 수 있었다.