과거 하나의 시스템을 구축하기 위해서는 여러 개의 주변소자를 접목시켜서 구현해 왔다. 하지만 근래에 들어서 소형화, 간략화를 통해 계속해서 원 칩 마이크로프로세서의 사용이 늘고 있는 실정이다. 본 논문에서는 원 칩 마이크로프로세서인 TMS320F2812의 PWM기능을 이용하고, QEP의 기능을 이용해서 모터에서 출력되는 엔코더 값으로부터 속도를 계측하여 PID 제어이론을 바탕으로 DC 모터의 속도를 제어하였다.
과거 하나의 시스템을 구축하기 위해서는 여러 개의 주변소자를 접목시켜서 구현해 왔다. 하지만 근래에 들어서 소형화, 간략화를 통해 계속해서 원 칩 마이크로프로세서의 사용이 늘고 있는 실정이다. 본 논문에서는 원 칩 마이크로프로세서인 TMS320F2812의 PWM기능을 이용하고, QEP의 기능을 이용해서 모터에서 출력되는 엔코더 값으로부터 속도를 계측하여 PID 제어이론을 바탕으로 DC 모터의 속도를 제어하였다.
과거 하나의 시스템을 구축하기 위해서는 여러 개의 주변소자를 접목시켜서 구현해 왔다. 하지만 근래에 들어서 소형화, 간략화를 통해 계속해서 원 칩 마이크로프로세서의 사용이 늘고 있는 실정이다. 본 논문에서는 원 칩 마이크로프로세서인 TMS320F2812의 PWM기능을 이용하고, QEP의 기능을 이용해서 모터에서 출력되는 엔코더 값으로부터 속도를 계측하여 PID 제어이론을 바탕으로 DC 모터의 속도를 제어하였다.
과거 하나의 시스템을 구축하기 위해서는 여러 개의 주변소자를 접목시켜서 구현해 왔다. 하지만 근래에 들어서 소형화, 간략화를 통해 계속해서 원 칩 마이크로프로세서의 사용이 늘고 있는 실정이다. 본 논문에서는 원 칩 마이크로프로세서인 TMS320F2812의 PWM기능을 이용하고, QEP의 기능을 이용해서 모터에서 출력되는 엔코더 값으로부터 속도를 계측하여 PID 제어이론을 바탕으로 DC 모터의 속도를 제어하였다.
최근 사물인터넷(IoT)의 기반이 되는 아두이노 기술을 접목하여 다양한 스위치와 센서로 입력 값을 받아들여 LED, 모터와 같은 외부출력장치를 제어함으로써 상호 작용을 만들어 낼 수 있는 시스템개발이 유행이다. 본 논문에서는 아두이노를 이용하고 여러 가지 센서들을 활용하여 RC카 제작 및 거리제어 센서를 통한 DC모터 정지와 RFID를 통하여 LCD광고를 할 수 있는 자동차 시스템을 개발하였다. 개발한 시스템은 모터제어를 통하여 RC카의 전진과, 후진, 좌, 우 등 서브모터와, DC모터를 제어 하게 하였으며, 모터제어를 한 RC카에 블루투스 모듈을 장착하여 블루투스를 통하여 스마트폰으로 조종이 가능하도록 하였다. 안드로이드 어플을 사용하는 과정 중에 멈춤 오류로 인하여 S값을 한번만주는 형식의 안드로이드 어플을 이클립스로 제작하여 수정하였으며 전방에 거리감지센서를 장착하여 자동차의 20~150cm앞에 물체가 있을시 모터를 정지하게 하여 속도를 제어 하도록 하였다. 또한 RFID리더기를 사용하여 태그키가 RFID리더기에 태그 될시 LCD화면에 광고를 노출할 수 있게 하였다.
BLDC 모터는 DC모터에 비하여 부피대 출력이 크고 고장이 거의 없기 때문에 로봇과 같은 다수의 모터가 사용되는 분야에 사용이 급증하고 있다. 또한 다수의 모터를 효율적으로 제어하기 위하여 통신 기능을 갖춘 모터 제어가 필수적으로 요구되어지고 있었다. 본 연구에서는 CAN20B 통신으로 제어가 가능하도록 모터제어기와 통신 인터페이스 제어보드를 구성하고 PC에서 USB포트를 이용하여 제어가능 하도록 통신 프로그램을 개발하여 전체적인 시스템을 구성하였다. BLDC모터 제어기는 TMS320F2801을 이용하여 최소의 크기로 고성능 제어기를 구성하였으며 전류 제어와 속도제어가 가능하도록 하였다. 통신 인터페이스는 CNA통신 기능이 내장된 마이크로프로세서를 이용하여 PC와 여러 대의 모터제어기 사이에 연결되어진다. PC프로그램은 모터드라이버의 모든 파라미터를 설정, 변경할 수 있으며 지령 값과 실제 값을 시각적으로 확인할 수 있도록 그래픽 화면을 제공하도록 하였다. 이러한 연구 결과는 휴머노이드 로봇, 서비스 로봇 등과 같이 소형의 모터제어기가 필요하고 최소의 배선으로 효율적인 제어가 필요한 분야에 적용될 수 있다.
비선형의 특성을 갖고 있는 DC 서보 모터의 속도 제어에 퍼지 제어기의 사용을 제안하였다. 퍼지 제어기는 퍼지 모델로부터 설계되며, 그 퍼지 모델은 시스템의 입출력 데이터로 인식되고 비선형 시스템의 표현에 뛰어난 능력을 갖고 있다. 따라서 퍼지 모델로부터 설계되는 퍼지 제어기는 시스템의 비선형 특성이 잘 반영되어지며 그러한 점은 서보 모터의 속도 제어에 응용한 결과 잘 알 수 있었다. 즉 퍼지 제어기에 비해 고속 제어가 가능해졌으며 정상 리플(ripple)이 감소하였다. 또한 이 퍼지 제어기에서 사용되는 퍼지 집합의 멤버쉽 함수는 간단한 선형 구분 함수이므로 퍼지 제어기도 간략한 형태로 표현되었다
본 논문에서는 PID, PWM, HSC, 컴퓨터와의 호스트 통신, 외부 DAC 인터페이스를 FPGA만을 이용하여 하나의 Chip에 구현하고 DC 서보 모터의 속도를 설정한 제어 상태로 안정화시킬 수 있는 시스템을 구현하고자 한다. 컴퓨터에서 설정한 설정치(SV)와 P, I, D의 이득 값을 호스트 통신으로 데이터 블록은 해당 블록으로 전달하며 DC 서보 모터의 엔코더에서 나오는 $90^{\circ}$ 위상차가 있는 2채널의 펄스는 HSC 블록을 거쳐 프로세스치(PV)를 생성 고 이로부터 얻어진 SV와 PV의 편차(E)를 산출한 후 PID 제어 동작을 수행한다. 그 결과인 조작치(MV)를 PWM 블록에 제공하여 실질적으로 DC 서보 모터를 구동하는 H-bridge 회로를 구동한다. 또한 FPGA 내부의 SV, PV, E, MV를 오실로스코프로 계측하기 위해 DAC 인터페이스 블록을 첨가 하여 외부 디지털 아날로그 변환기(DAC)를 제어 하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제24권5호
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pp.97-102
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2000
In this paper, a methodology for designing a controller based on inverse dynamics for speed control of DC motors is presented. The proposed controller consists of a prefilter, the inverse dynamic model of a system and the PI controller. The prefilter prevents high frequency effects from the inverse dynamic model. The model of the system in characterized by a nonlinear equation with coulomb friction. The PI controller regulates the error between the set-point and the system output which may be caused by modeling error, variations of parameters and disturbances. The output which may be caused by modeling error, variations of parameters and disturbances. The parameters of the model and the PI controller are adjusted offlinely by a genetic algorithm. An experimental work on a DC motor system is carried out to illustrate the performance of the proposed controller.
본 논문에서는 중소형 전동차에 활용하기 위한 DC모터 구동회로를 설계하였다. 설계된 구동 회로를 활용하여 자체발진회로의 스위칭 신호를 갖는 트랜스포머를 이용하여 연속적으로 구동할 수 있다. 또한 DC 모터 최대속도 동작시, 제어회로의 기준전압 값을 삼각파보다 높게 유지할 수 있고 모터 구동 FET를 항상 온 값을 가지도록 하여 최대출력을 얻을 수 있도록 해준다. 설계된 구동회로를 장착한 250W급 DC모터속도 컨트롤러를 활용하여 소형전동차 구동시험을 실시한 결과, DC모터의 전진 및 후진 속도를 연속 가변 할 수 있음을 확인하고 그 특성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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