• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2006년도 전력전자학술대회 논문집
• /
• pp.501-503
• /
• 2006

최근 산업 분야에서 리니어모터는 고속, 고정밀도의 요구사항에 따라 회전 모터와 볼 스크류, 벨트를 이용한 직선구동방식보다 빠르고 정확하며, 효율이 높기 때문에 활발히 이루어지고 있다. 리니어모터 중에서 선형 브러시리스 직류 전동기(LBLDCM)는 다른 리니어모터에 비해 소형, 경량이 가능하고, 저속 및 고속의 운전이 용이하며, 기계 가공 정도보다는 엔코더 등과 같은 위치 결정 응용 분야에 적합하며 본 연구에서 사용된 LBLDCM은 코일 가동형으로 영구 자석에 의해 발생된 자계와 가동자 코일에 흐르는 전류 사이에 작용하는 힘을 이용하게 된다. 이와 같은 LBLDCM을 응용분야에 적용하기 위해서는 구동 중에 속도가 변하는 지점에서 발생하는 진동을 줄여야 하며 목표지점까지의 정확한 위치 제어가 필수적이다. 따라서, 본 연구에서는 다양한 속도 프로파일에 따른 진동에 대해 비교 분석한 후, 이동거리에 따른 적합한 속도 프로파일에 대해 알아보았고, 그 결과를 토대로, 목표지점까지의 위치 오차를 저감하면서 정밀한 위치 제어에 적합한 프로파일을 제시하였다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제25권12호
• /
• pp.89-99
• /
• 2008

In this paper, the position tracking control problem of the servo system with nonlinear dynamic friction is issued. The nonlinear dynamic friction contains a directly immeasurable friction state variable and the uncertainty caused by incomplete parameter modeling and its variations. In order to provide the efficient solution to these control problems, we propose the composite control scheme, which consists of the robust friction state observer, the FNN approximator and the approximation error estimator with sliding mode control. In first, the sliding mode controller and the robust friction state observer is designed to estimate the unknown internal state of the LuGre friction model. Next, the FNN estimator is adopted to approximate the unknown lumped friction uncertainty. Finally, the adaptive approximation error estimator is designed to compensate the approximation error of the FNN estimator. Some simulations and experiments on the servo system assembled with ball-screw and DC servo motor are presented. Results show the remarkable performance of the proposed control scheme. The robust friction state observer can successfully identify immeasurable friction state and the FNN estimator and adaptive approximation error estimator give the robustness to the proposed control scheme against the uncertainty of the friction parameters.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2002년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.26-31
• /
• 2002

본 연구는 초고속 지능형 라인센터 개발에 관한 것으로서 1 차 년도 볼 스크류 방식의 시험모델에 대한 종합 검토 결과를 바탕으로 2 차 연도에는 리니어 모터를 채택한 라인센터의 시제품 설계에 있어서 고속화를 위한 방안을 모색하고 컴팩트한 경량의 구조를 지향하는 라인 센터 구조물을 설계하였고, 3 차 년도에는 라인센터의 제작 및 종합적인 시험 평가를 통하여 상품화 모델을 정립하고자 하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2005년도 전력전자학술대회 논문집
• /
• pp.770-773
• /
• 2005

최근 산업 분야에 걸쳐서 고속, 고정밀도의 요구사항에 따라, 회전 모터와 볼 스크류, 벨트를 이용한 직선구동방식보다 빠르고 정확하며, 효율이 높은 직접구동 방식의 리니어모터 및 컨트롤러의 개발이 요구되고 있다. 이런 상황에 고속 연산을 수행할 수 있는 DSP(Digital Signal Processor)의 사용이 불가피하며, 기존의 칩들은 A/D변환기, PWM발생장치 등이 내장되지 않아 제어장치의 부품 수증가 및 복잡성을 피할 수 없었다. 따라서 본 논문에서는 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation) 및 QEP(Quadrature Encoder Pulse) 회로와 PWM 발생기, 12bit의 고속 A/D변환기, 파워 드라이버보호회로 등을 내장한 TMS320F2812 DSP를 사용하여 반도체장비분야, 자동화분야 등에 사용되는 LBLDCM의 제어를 가능하게 만들었다. 또한, 기존의 DSP 시리즈 보다 연산속도가 고속화되어 고속연산에 의한 시간적 제한을 극복 할 수 있게 되었고, 제어에 필요한 하드웨어적인 기능들을 내장하고 있어서 주변회로가 필요 없게 되었다. 따라서 하드웨어의 간소화와 개발 시간의 단축 및 신뢰도의 향상과 모터 효율의 향상을 가져오도록 하였다. 제안된 제어장치는 제작되어, 실험을 통하여 그 타당성을 입증하였다.

• 한국공작기계학회논문집
• /
• 제18권1호
• /
• pp.50-58
• /
• 2009

For precise tracking control of a servo system with nonlinear friction, a robust friction compensation scheme is presented in this paper. The nonlinear friction is difficult to identify the friction parameters exactly through experiments. Friction parameters can be also varied according to contact conditions such as the variation of temperature and lubrication. Thus, in order to overcome these problems and obtain the desired position tracking performance, a robust adaptive back-stepping control scheme with a dual friction observer is developed. In addition, to estimate lumped friction uncertainty due to modeling errors, a DEKF recurrent neural network and adaptive reconstructed error estimator are also developed. The feasibility of the proposed control scheme is verified through the experiment fur a ball-screw system.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2004년도 추계학술대회논문집
• /
• pp.962-966
• /
• 2004

Ball screw feed drive systems have been broadly used in machine tools or precision automatic feed systems. Recently, modern machine tools require high speed and high precision and drive system to achieve high productivity. Unfortunately, a feed drive system, even though it was optimum designed, may experience severe transient vibrations during high-speed operation if its feed rate control is unsuitable. A rough feed rate curve having discontinuity in its acceleration profile causes a serious vibration problem in the feed slide system. This paper presents a feed rate optimization of a machine tool feed slide system, which is driven by a ball screw, for its minimum vibrations. Firstly, a 6-degree-of-freedom lumped parameter model was proposed for the vibration analysis of a ball screw driven machine tool feed drive system. Next, a feed rate optimization of the feed slide was carried out for minimum vibrations. The feed rate curve optimization strategy is to find out the most appropriate acceleration profile having finite jerk. Of course, the optimized feed rate should approximate to the desired one as possible. A genetic algorithm with variable penalty function was used in this feed rate optimization.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제13권7호
• /
• pp.90-99
• /
• 1996

In the area of assembly process of micro-chips and electronic parts on the printed circuit board, surface mounting device(SMD) is used as a fundamental tool. Generally speaking, the motion of the SMD is based on the ball screw system operated by any type of actuators. The ball screw system is a mechanical transformed which converts the mechanical rotational motion to the translational one. Also, this system could be considered as an efficient motion device against mechanical backlash and friction. Therefore a dynamic modeling and state sensitivity analysis of the ball screw system in SMD have to be done in the initial design stage. In this paper, a simple mathematical dynamic model for this system and the sensit- ivity analysis are mentioned. Especially, the bond graph approach is used for graphical modeling of the dynamic system before analysis stage. And the direct differentiation method is used for the state sensit- ivity analysis of the system. Finally, some trends for the state variables with respect to the design variables could be suggested for the better design and faster operating based on the results of dynamic and state sensitivity.

• 전력전자학회논문지
• /
• 제11권3호
• /
• pp.274-283
• /
• 2006

Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM)는 볼스크류, 기어 및 타이밍 벨트를 이용하여 NC, 가공기, 로봇 및 공장 자동화를 포함하여 산업 시스템 전반에 널리 사용되고 있다. 이러한 PMSM과 부하의 결합으로 구성된 시스템은 동력의 전달에 있어서, 고유의 공진 주파수를 가지며 공진 주파수 대역에서의 기계계의 응답 특성은 매우 불안정하고, 기계 시스템의 손상을 일으키게 된다. 본 논문에서는 PMSM을 이용한 직선 운동 시스템에서 기계적인 결합에 의한 기구부의 진동을 억제하기 위하여 진동 주파수를 자동으로 검출하여, 진동의 원인이 되는 토크 지령 신호를 억제하는 적응형 노치 필터를 포함하는 속도 제어 시스템을 제안한다. 하지만, 기계적인 진동 주파수와 주파수의 대역은 전동기에 결합된 결합 기구 및 부하에 따라서 변동하는 특성을 가지고 기계적인 진동의 크기도 진동원이 되는 신호에 따라 변동하므로, 이를 적응형 노치 필터부에서 이를 진단하여 진동 주파수를 자동으로 억제함으로써 안정적인 운전이 가능하도록 설계된다. 본 논문에서 제안된 기계적인 진동을 억제하기 위한 적응형 노치 필터의 성능은 시뮬레이션 및 실험을 통하여 검증하였다.

• 전력전자학회논문지
• /
• 제9권6호
• /
• pp.612-619
• /
• 2004

회전형 전동기와 볼스크류 및 타이밍 벨트를 이용한 서보 시스템은 NC, 가공기, 로봇 및 공장 자동화를 포함하여 산업 시스템 전반에 널리 사용되고 있다. 하지만, 동력의 전달에서 발생하는 비선형적인 마찰 및 댐핑현상은 제어 시스템 전체의 성능을 감소시키고, 특히 저속 정역 운전에서 그 영향이 크게 나타난다. 본 논문에서는 서보 제어시스템에서 발생하는 비선형적인 마찰 토크의 보상을 위해 가중치를 가지는 이중 제어 구조를 적용하였다. 본 논문에서 제안된 이중 제어 구조는 서보 제어 시스템에서 널리 사용되는 PI 속도 제어기 내부에 비선형적인 마찰 토크의 영향을 보상하는 내부 제어기를 가지는 구조이다. 특히, 내부의 제어기는 마찰 토크에 의한 시스템의 속도오차에 대하여 가중치를 가지는 구조로 설계되어 있고, 제어기의 이득은 외부 속도 제어기의 이득에 대하여 비례적으로 적용되므로, 안정성이 매우 높고 구조가 매우 간단하다. 본 논문에서 제안된 이중 제어 구조에 의한 비선형 마찰 토크 보상 방식은 시뮬레이션 및 실험을 통하여 그 성능을 검증한다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제13권2호
• /
• pp.76-83
• /
• 1996

We have developed the unconventional robot arm which is composed of the two main parts, one is a ball screw and the other is a robot arm. The dynamic systems of the robot arm and ball screw are unstable systems coupled with each other. The ball screw mechanism is unstable system but controllable system. The robot arm's dynamics is quasi stable system when ball screw's angular position is zero, else, unstable system. Our system has the duality between stability and controllability at the view point of control. This duality causes difficulty to control of the robot arm using normal control law. We have investigated the location of the characteristic roots of the dynamic equation. And we have found out that the best condition for the control of the arm is quasi stable state. In this paper, we have proposed multiple control laws which are consist of three components to guarantee the stability and controllability simultaneously. The computer simulations were carried out based on VSC about the angular position control of the robot arm, and it is confirmed that the good performances could be obtained by using new controller.