• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.893-898
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• 2003

Coulomb friction is an important factor for precise position tracking control systems. The control systems with friction causes the steady state error because of being sensitive to the change of system condition and highly nonlinear characteristics. To overcome these problems, we use an estimation scheme of Coulomb friction to experiment for it's compensating. The estimated factor for Coulomb friction is used as a feed-forward compensator to improve the tracking performance of ball-screw systems. The tracking performance was improved by compensating the estimated friction torque in the feed-forward term. And, the sliding mode control which is derived from the Lyapunov stability theorem is applied for robust stability and reducing chattering. The experimental results show that the sliding mode controller with adaptive friction compensator has a good tracking performance compared with the friction uncompensated controller.

• 한국정밀공학회지
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• 제9권4호
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• pp.44-57
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• 1992

Ball screw systems have been used for positioning elements of machine tools and precision tables. In order to maintain the high rigidity and accuracy, a certain amount of preload is applied between the nut and the screw of ball screw systems. However, large amount of the preload oncreases the frictional heat. The temperature rises remarkably at the high speed motion, and the thermal expansion degrades the positioning accuracy. In this paper, a finite difference method is applied to analyse temperature distributions and thermal expansions of the ball screw system according to preload conditions and rotational speeds. Some simulation results show that the developed methodology is appropriate to study the thermal expansion characteristics of ball screw systems.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.209-216
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• 2008

The ball screw position control system driven by a pneumatic motor using continuous sliding mode is proposed. The design and performance of proposed servo system are presented by means of examples tested under practical service conditions. Results of experimental implementation on the proposed system illustrate the effectiveness of the ball screw position control system driven by a pneumatic motor using continuous sliding mode as a servo pneumatic actuator driven by a pneumatic motor.

• 한국정밀공학회지
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• 제17권1호
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• pp.21-26
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• 2000

This paper describes a positioning system for ultra-precision that will be utilized in semiconductor manufacturing field and precision machinery. This system is composed with laser scale unit with 10nm resolution, ball screw with LM guide, brushless DC servo motor, vibration isolator and is equipped in chamber for continuous measuring environment. The dynamic of table, the problem of servo control and the traceability for micro step motion are described. These data will be applied for getting more stable system with 50nm resolution.

• 한국정밀공학회지
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• 제18권6호
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• pp.133-140
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• 2001

This paper suggests another system for a cutting force measuring tool in a milling process. Generally, tool dynamometer is taken into account for the most appropriate cutting force measuring tool in the analysis of cutting mechanism. However, high price and limited space make it difficult to be in-situ system for controllable milling process. Although an alternative method using AC current of servo-motor has been suggested, it is unsuitable for cutting force control because of small upper frequency limit and noise. The cutting force measuring system is composed of two load cells placed between the moving table bracket and the nut flange part of ballscrew. It has many advantages such as low cost and wide range measurement than tool dynamometer because of the built-in moving table and the low cost load cell. The static and dynamic model of the measuring system using imbeded load cell is introduced. Various Experiments are carried out to validate both models. By comparing the cutting forces from a series of end milling experiments on the tool dynamometer and the system developed in this paper, the accuracy of the cutting force measuring system is verified. Upper frequency limit is measured by the experiment of dynamic characteristics.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.435-442
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• 2010

이동하중을 받는 구조물의 동적 거동은 이동물체의 속도에 따라 정하중을 받을때 보다 큰 처짐을 나타내게 되어 구조물의 설계에 중요한 영향을 미치게 된다. 기계가공이나 볼스크류우를 이용한 위치제어분야에서 개선 및 성능 유지를 위한 해석의 기법이 요구되고 있다. 회전하는 티모센코축을 따라 이동하는 두 개의 이동하중을 받는 시스템에 대한 운동방정식이 Hamilton의 원리로 유도되었다. 무차원화된 속도비, 질량비, Rayleigh 계수비의 영향이 시스템의 응답에 미치는 영향을 해석하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제25권12호
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• pp.89-99
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• 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.

• 전력전자학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.274-283
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• 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
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• 제9권6호
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• pp.612-619
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• 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.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.50-58
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• 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.