• 제목/요약/키워드: 역히스테리시스

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Inverse Generalized Prandtl-Ishlinskii Model를 이용한 압전 스택 액추에이터의 역 히스테리시스 모델링 (Inverse Hysteresis Modeling for Piezoelectric Stack Actuators with Inverse Generalized Prandtl-Ishlinskii Model)

  • 고영래;김태형
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제24권2호
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    • pp.193-200
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    • 2014
  • 압전 액추에이터(Piezoelectric actuator)는 빠른 응답 특성, 넓은 대역폭, 우수한 반복 정밀도, 그리고 높은 분해능의 특성으로 인하여 다양한 산업분야에서 폭넓게 사용되고 있다. 하지만, 압전 액추에이터에는 히스테리시스 효과(Hysteresis effect)가 발생되는 단점이 있으며, 이는 시스템의 성능을 저하시키는 주요한 원인으로 알려져 있다. Generalized Prandtl-Ishlinskii(GPI) model을 이용한 기존 연구에서는 히스테리시스 효과를 제거하기 위하여 히스테리시스를 수리적으로 모델링하고, 그 결과로부터 역 히스테리시스를 도출하였다. 하지만 모델링된 변수 값에 따라서는 역 히스테리시스 루프를 형성하지 못하는 치명적 문제점이 발생된다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 Inverse Generalized Prandtl-Ishlinskii(IGPI) model을 이용하여 역 히스테리시스를 직접 모델링하는 방법을 제안하였다. 또한 모델링 정밀도는 다양한 입력신호를 이용한 실험 결과를 기반으로 검증하였다.

역 히스테리시스 모델링과 오차학습을 이용한 압전구동기의 초정밀 위치제어 (Precision Position Control System of Piezoelectric Actuator Using Inverse Hysteresis Modeling and Error Learning Method)

  • 김형석;이수희;정해철;이병룡;안경관
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.383-388
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    • 2004
  • A piezoelectric actuator yields hysteresis effect due to its composed ferroelectric. Hysteresis nonlinearty is neglected when a piezoelectric actuator moves with short stroke. However when it moves with long stroke and high frequency, the hysteresis nonlinearty can not be neglected. The hysteresis nonlinearty of piezoelectric actuator degrades the control performance in precision position control. In this paper, in order to improve the control performance of piezoelectric actuator, an inverse modeling scheme is proposed to compensate the hysteresis nonlinearty problem. And feedforward - feedback controller is proposed to give a good tracking performance. The Feedforward controller is inverse hysteresis model, Nueral network and PID control is used as a feedback controller. To show the feasibility of the proposed controller and hysteresis modeling, some experiments have been carried out. It is concluded that the proposed control scheme gives good tracking performance

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압전소자 구동기의 모델링과 정밀제어를 위한 보상기 설계 (Modeling and Compensator Design for Piezoelectric Acuators)

  • 김용출;임준홍
    • 대한전자공학회:학술대회논문집
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    • 대한전자공학회 2003년도 하계종합학술대회 논문집 V
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    • pp.2819-2822
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    • 2003
  • 본 논문에서는 압전소자 구동기를 모델링하고 이를 이용하여 제어기를 설계하였다. 지금까지 많이 쓰이고 있는 방법이 압전소자 구동기의 히스테리시스 특성에 대한 대략적인 모델링을 구하고 이의 역함수를 적용한 방법이었으나 오차가 많고 다른 시스템에 대한 적용이 어려운 단점이 있었다. 이에 정확한 예측이 가능한 모델링 방법을 사용하여 제어기 설계의 정확성을 기하였다. 압전소자 구동기의 히스테리시스 특성을 제거하기 위한 방법으로는 Signal Preshaping 과 PI-제어기를 사용한 피드백 제어를 사용하였다. 이에 따른 모델링 시스템에서의 모사와 이를 실제 시스템에 적용하여 얻어낸 실험치와 그 결과에 대해서 논하였다.

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히스테리시스 앞먹임과 신경회로망을 이용한 압전 구동기의 정밀 위치제어 (Precision Position Control of Piezoelectric Actuator Using Feedforward Hysteresis Compensation and Neural Network)

  • 김형석;이수희;안경관;이병룡
    • 한국정밀공학회지
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    • 제22권7호
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    • pp.94-101
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    • 2005
  • This work proposes a new method for describing the hysteresis non-linearity of a piezoelectric actuator. The hysteresis behaviour of piezoelectric actuators, including the minor loop trajectory, are modeled by geometrical relationship between a reference major loop and its minor loops. This hysteresis model is transformed into inverse hysteresis model in order to output compensated voltage with regard to the given input displacement. A feedforward neural network, which is trained by a feedback PID control module, is incorporated to the inverse hysteresis model to compensate unknown dynamics of the piezoelectric system. To show the feasibility of the proposed feedforward-feedback controller, some experiments have been carried out and the tracking performance was compared to that of simple PTD controller.

Terfenol-D 액츄에이터의 히스테리시스 모델링과 제어 (Hysteresis Modeling and Control of Terfenol-D Actuator)

  • Park, Y. W.;M. C. Lim;Kim, D. Y.
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.660-663
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    • 2003
  • This paper proposes a systematic approach for an accurate control of the Terfenol-D actuator taking into account hysteresis, modeled by applying the classical Preisach operator with memory curve. A desired input displacement is calculated by using the hysteresis inverter, which is fed into the actuator. Then the PI compensator corrects the error between the commanded and actual displacements. Experiments with the step responses show that the PI controller settles in 70 ms and the hybrid controller in 20 ms. It means that the concurrent application of two control schemes is effective to control the actuator.

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인공 지능 알고리즘을 이용한 마찰의 히스테리시스 예측 모델 개발 (Development of Estimation Model for Hysteresis of Friction Using Artificial Intelligent)

  • 최정주
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제12권7호
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    • pp.2913-2918
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    • 2011
  • 본 논문은 기계시스템의 마찰 현상 중 히스테리시스 현상을 실험적으로 규명하고 뉴럴 네트워크 알고리즘을 이용한 프라이자흐(Preisach) 모델을 제안하였다. 제안된 모델은 실험을 통해 구한 마찰 특성을 오류역전파(back propagation) 알고리즘을 이용하여 뉴럴 네트워크의 가중 행렬(weighting factor)를 갱신할 수 있도록 하였다. 학습된 가중행렬은 프라이자흐 모델의 파라미터로 활용하였다. 마찰 거동을 규명하기 위한 실험 및 제안된 프라이자흐 모델은 LabView소프트웨어를 이용하여 구현하고 마찰이 있는 기계 및 로봇 시스템의 정밀 제어 시스템 구축을 위한 알고리즘으로 활용할 수 있도록 제안하였다. 제안된 모델의 성능은 실험을 통해 규명하였다.

강자성체의 히스테리시스 역 보상 모델 (Inverse Compensation of Hysteresis in Ferromagnetic Materials)

  • 박영우;한광섭
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.1470-1474
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    • 2004
  • This paper addresses the development of inverse compensation techniques for a class of ferromagnetic transducers including magnetostrictive actuators. In this work, hysteresis is modeled through the domain wall theory originally proposed by Jiles and Atherton[1]. This model is based on the quantification of the energy required to translate domain walls pinned at inclusions in the material with the magnetization at a given field level specified through the solution of an ordinary differential equation. A complementary differential equation is then employed to compute the inverse which can be used to compensate for hysteresis and nonlinear dynamics in control design.

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역히스테리시스 모델과 PID-신경회로망 제어기를 이용한 압전구동기의 정밀 위치제어 (Precision Position Control of Piezoactuator Using Inverse Hysteresis Model and Neuro-PID Controller)

  • 김정용;이병룡;양순용;안경관
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제9권1호
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    • pp.22-29
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    • 2003
  • A piezoelectric actuator yields hysteresis effect due to its composed ferroelectric. Hysteresis nonlinearty is neglected when a piezoelectric actuator moves with short stroke. However when it moves with long stroke and high frequency, the hysteresis nonlinearty can not be neglected. The hysteresis nonlinearty of piezoelectric actuator degrades the control performance in precision position control. In this paper, in order to improve the control performance of piezoelectric actuator, an inverse modeling scheme is proposed to compensate the hysteresis nonlinearty. And feedforward - feedback controller is proposed to give a good tracking performance. The Feedforward controller is an inverse hysteresis model, base on neural network and the feedback control is implemented with PID control. To show the feasibility of the proposed controller and hysteresis modeling, some experiments have been carried out. It is concluded that the proposed control scheme gives good tracking performance.

역 히스테리시스 모델을 이용한 압전 구동기의 정밀위치 제어 (Precision Position Control of Piezoactuator Using Inverse Hysteresis Model)

  • 김정용;이병룡;양순용;안경관
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 1997년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.349-352
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    • 1997
  • A Piezoelectric actuator yields hysteresis effect due to its composed ferroelectric. Hysteresis nonlinearity is neglected when a piezoelectric actuator moves with short stroke. However when it moves with long stroke and high frequency, the hysteresis nonlinearity can not be neglected. The hysteresis nonlinearity of piezoelectric actuator degrades the control performance in precision position control. In this paper, in order to improve the control performance of piezoelectric actuator, an inverse modeling scheme is proposed to compensate the hysteresis nonlinearity problem. And feedforward-feedforward-feedback controller is proposed to give a good tracking performance. The Feedforward controller is inverse hysteresis model, and PID control is sued as a feedback controller. To show the feasibility of the proposed controller and hysteresis modeling, some experiments have been carried out. It is concluded hat the proposed control scheme gives good tracking performance.

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역 히스테리시스 모델에 기초한 압전 구동기의 정밀제어 (Precision Control of a Piezoelectric Actuator Based on an Inverse Hysteresis Model)

  • 박성만;안현식;김도현;송중호;최익;김광배
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2000년도 하계학술대회 논문집 D
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    • pp.2368-2370
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    • 2000
  • In this paper, we proposed an inverse hysteresis model to cancel the nonlinear hysteresis phenomenon of a piezoelectric actuator and design a feedback control system based on the inverse hysteresis model. The piezoelectric actuator performs much better in open-loop response. However, the nonlinear hysteresis phenomenon should be linearized and the closed-loop control should be executed to get the required performance in the area, where high-speed and high-accuracy are required. Thus, it is shown by simulation that a good position tracking performance can be obtained for the repetitive desired position trajectory.

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