This study proposed a fault tolerant control algorithm for electro-hydraulic brake systems where permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive is adopted to boost the braking pressure. To cope with motor position sensor faults in the PMSM drive, a braking pressure controller based on an open-loop speed control method for the PMSM was proposed. The magnitude of the current vector was determined from the target braking pressure, and motor rotational speed was derived from the pressure control error to build up the braking pressure. The position offset of the pump piston resulting from a leak in the hydraulic system is also compensated for using the open-loop speed control by moving the piston backward until it is blocked at the end of stroke position. The performance and stability of the proposed controller were experimentally verified. According to the results, the control algorithm can be utilized as an effective means of degraded control for electro-hydraulic brake systems in the case that a motor position sensor fault occurs.
Kim, Dong-Hee;Park, Jong-Hyeon;Song, Ji-Hyuk;Hur, Jong-Sung
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2004년도 ICCAS
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pp.1786-1790
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2004
The main objective of this paper is to analyze the performance of various force control algorithms in improving and adjusting the compliance of industrial robots in contact with their environment. Some of fundamental force control algorithms such as sensorless control, impedance control and hybrid position/force control are theoretically analyzed and simulated for various situations of an environment, and then a series of experiments using them were performed. In this paper, a control scheme to use position control in implementing the impedance control was investigated in order to nullify the effect of joint friction. The new reference trajectory is generated using contact force feedback and original desired trajectory. And an inner position control loop is designed to provide accurate position tracking for the new reference trajectory and good disturbance rejection. Experiments to insert a peg in a hole (so-called the peg-in-a-hole task) were performed with HILS (hardware-in-theloop simulation) system based on the results of the analyses and simulations on the characteristics of each control algorithm. The experiments showed that various force control methods improved the performance of robots in close contact with the environment by adjusting their compliance with respect to an arbitrary set of coordinates.
Using sensors to detect current or voltage of motors is disadvantaged because motor is exposed to vibration, impacts, corrosion, high temperature and humidity in the machinery structure like HEV. In the case of IPMSM, position information is included not only in the flux or EMF term but also in the rotator inductance because of its saliency. To solve this problem, a new mathematical model of IPMSMs on fixed frame is proposed and an extended EMF includiing rotating position information is defined to estimate extended EMF. A strong low-pass filter through the variable cut-off frequency using velocity function was proposed. This makes it is possible to estimate extended EMF by least order disturbance observer. The proposed method was proved through the experiment.
본 논문에서는 일반적인 브러시리스 전동기의 센서리스 구동 성능을 개전하기 위한 퍼지 역기전력 관측기를 이용한 새로운 센서리스 구동 방법이 제안되었다. 기존의 브러시리스 전동기의 센서리스 구동 방법은 저속영역과 과도상태에서의 성능저하와 추가적인 회로를 필요로 한다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 사다리꼴 형태의 역기전력을 추정하기 위해 적합한 퍼지 논리에 의해 브러시리스 전동기의 역기전력을 정확하게 추정하였다. 퍼지 역기전력 관측기를 이용한 제안된 알고리듬은 정상 상태 뿐만 아니라 과도 상태에서도 연속적인 회전자 위치를 추정하고 외부 환경 변화에 강인한 제어를 얻을 수 있다. 제안된 알고리듬의 우수성은 다른 센서리스 구동방법과 비교한 시뮬레이션을 통하여 입증되었다.
SRM(Switched Reluctance Motor) drives require the accurate position and speed information of the rotor. These informations are generally provided by a shaft encoder or resolver. High temperature, EMI, and dust may make detection performance deteriorate. Therefore, the elimination of the position and speed sensor is desirable. In this paper, a nonlinear adaptive observer using the MRAS(Model Reference Adaptive System) is proposed. The rotor speed and position are estimated by the adaptation law using the real and estimated currents. The stability of the adaptive observer is proved by Lyapunov stability theory. The proposed methods are implemented with TMS320C31 DSP. Experimental results prove that the observer has a good estimation performance of the rotor speed and position despite of the parameter variations and loads, and the speed control can be accomplished in the wide speed range.
본 논문은 IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)의 센서리스 운전을 위해 확장 칼만 필터를 기반으로 하는 속도와 위치 추정기의 설계방법을 제안한다. 제안된 방법은 상태 추정의 정밀도를 향상시키기 위해서 시스템 모델의 상태추정구간을 더욱 세분화하여 나누고, 세분화한 각 구간을 테일러급수 전개하여 일차항만 사용하여 추정하였다. 제안된 상태 추정기는 2차 확장칼만필터에 비해 사전추정의 연산의 양을 크게 하지 않고, 상태추정의 정밀도가 증가함을 시뮬레이션을 통해 보일 수 있었다.
In this paper, a novel motor control method is proposed to improve the performance of sensorless drive of BLDC motors. The unknown input (back-EMF) is modelled as the additional state of system in this paper. Taking into account the disturbance adopted by the back-EMF, the observer can be obtained by the augmented system equation. An algorithm to detect the back-EMF of the BLDC motor using the state observer is constructed. As a result, the novel sensorless drive of BLDC motors that can strictly estimate rotor position and speed is proposed.
본 논문에서는 비대칭 공극을 갖는 단상 영구자석 동기 전동기의 센서리스 운전을 위한 초기 회전자 위치 검출 알고리즘을 제안한다. 일반적인 센서리스 운전 기법 중 역기전력 기반의 센서리스 제어는 영속 및 저속운전에서 역기전력 정보를 추정하기 어렵다. 이를 위해 오픈 루프 기동 기법이 필수적으로 요구되고 일정한 방향으로의 회전을 위해서는 회전자의 초기 위치 검출이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 단상 영구자석 동기 전동기의 자기적 특성을 이용하여 고주파 전압 주입 신호에 옵셋 전압을 추가하여 회전자 자극을 검출하는 기법을 제안한다. 다수의 실험 결과를 통하여 제안된 알고리즘의 유효성과 유용성을 검증하였다.
This paper presents a high-performance control system for Reluctance Synchronous Motor (RSM) drives with direct torque control (DTC). The system consist of stator flux observer, rotor position/speed estimator, torque estimator, two hysteresis band controllers, an optimal switching look-up table, IGBT voltage source inverter, and F240/C31DSP controller by using fully integrated control software. The stator flux observer is based on the combined voltage and current model with stator flux feedback adaptive control that inputs are current and voltage sensing of motor terminal with estimated rotor angle for wide speed range. The rotor position is estimated by the observed stator flux-linkage space vector. The estimated rotor speed can be determinated by differentiation of the rotor position used only in the current model part of the flux observer for a low speed operating area. To prove the suggested control algorithm, we have a simulation and testing at actual experimental system. The developed digitally high-performance position sensorless control system are shown a good motion control response characteristic results and high performance features using 1.0Kw RSM.
Magnetic levitation transfer systems are useful for transfer tools in clean rooms and positioning control systems with high precision because of frictionless characteristics. In this paper, the new method is proposed which is a sensorless position. At first, the magnetic levitation is performed by state feedback control with a disturbance observer for each of six axes of the movement of a levitated vehicle. The position of the vehicle is then estimated as the disturbance term of a disturbance observer for a pitch angle which is one of the control axes for the magnetic levitation. In addition, the positioning force is generated by the pitch angle control which gives a tilt to the levitated vehicle so that it generates the horizontal component of force.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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