Higher productivity requires high-speed motion of machine tool axes. The iron core linear DC motor (LDM) is widely accepted as a viable candidate for high-speed machine tool feed unit. LDM, however, has two inherent disturbance force components, namely cogging and thrust force ripple. These disturbance forces directly affect the tracking accuracy of the feeding system and must be eliminated or reduced. In order to reduce motor ripple, this research adapted the feedforward compensation method and neural network control. Experiments carried out with the linear motor test setup show that these control methods are effective in reducing motor ripple.
Park, Cheon-Su;Kim, SeHwan;Park, Gwi-Geun;Seok, Jul-Ki
Journal of Power Electronics
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제12권6호
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pp.1003-1010
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2012
Recent power electronics and variable-frequency motor drive technologies have been applied to air conditioners to improve efficiency and power density. However, the mechanical vibrations and acoustic noise resulting from the compressor still remain as a serious problem. This paper presents the development and implementation of an online disturbance state-filter for the suppression of multiple unknown and time-varying vibrations of air conditioning systems. The proposed design has a form of the state-filter based on a Luenburger-style closed-loop speed observer. An active vibration decoupling strategy with an estimated disturbance is provided, which manipulates a motor torque command. Since the proposed estimation does not require any additional transducers or hardware for obtaining real-time information upon disturbances, it is suitable for retrofitting industrial air conditioners.
In the industrial motor drive system, a shift torsional vibration si often generated when a motor and a load are connected with a flexible shaft. This paper treats the vibration suppression control of such a system. In this paper, the state feedback controller of the two-mass resonant system using the H$\infty$ filter is proposed. The H$\infty$ filter is robust in noise and disturbance. Simulation results show the validity proposed controller.
In this paper, a robust.adaptive control scheme is presented for precise trajectory tracking of nonholonomic mobile robots. In the controller, a set of desired trajectory is defined and used in constructing the control input which constitutes the main part of the proposed controller. The stable operating characteristics such as precise trajectory tracking, parameter estimation, disturbance suppression, tec., are shown through experiments as well as computer simulation.
본 논문에서는 외바퀴 로봇의 균형 제어 성능을 향상할 목적으로 외란관측기를 사용한다. 외란관측기의 설계는 역 공칭 모델 설계와 Q필터 설계의 두 과정으로 구성된다. 외바퀴 로봇의 역 공칭 모델을 역 스틱 모델로 부터 유도하고 역 공칭 모델의 안정화를 위한 Q필터를 설계한다. 이 과정에서 Q31의 형태를 갖는 필터를 설계하고 Q필터 시정수의 영향에 관한 실험적인 검증 결과를 제시한다. 시정수는 외란 억제 대역폭을 결정하는 역할을 하지만 외란 억제와 센서 잡음 내성은 상보적인 특성을 갖고 있다. 그러므로 전체 시스템을 고려하여 적절한 시정수가 선택되어야만 한다. 이를 해결하기 위해 3개의 서로 다른 시정수가 외란관측기에 각각 사용되었을 때의 제어 성능을 비교하는 실험을 수행한다. 결과 분석을 바탕으로 한 바퀴 로봇의 균형 제어에 대한 외란관측기 설계에 적합한 시정수 변수의 설계 범위를 제안한다.
The band-width of disk drive servo system is rapidly increasing for the robustness to external disturbance as the track density is increasing. The increase of the band-width may cause mechanical resonance of an actuator. In disk drive servo system, a notch filter is usually used to suppress the mechanical resonance of the actuator. However, the resonance frequency differs from drive to drive because of manufacturing tolerance and varies with temperature even within a single drive. The variation of resonance frequency degrades the suppression performance of the notch filter. In this paper, we present an adaptive digital notch filter that identifies the resonance frequency of the disk drive servo actutaor precisely and adjusts automatically its center frequency. For this, we design an adaptive FIR digital filter for the estimation of the resonance frequency. The estimation filter identifies the resonance frequency adaptively using the output signal generated from the servo system, which is excited with an excitation signal including all the expected resonance frequency components. We prove mathematically the convergence of the resonance frequency estimation filter. Furthermore, in order to demonstrate the practical use of our work, we present some experimental results using a commercially available disk drive.
This paper suggests that the immune network algorithm based on fuzzy set can effectively be used in tuning of a PID controller for multivariable process or nonlinear process. The artificial immune network always has a new parallel decentralized processing mechanism for various situations, since antibodies communicate to each other among different species of antibodies/B-cells through the stimulation and suppression chains among antibodies that from a large-scaled network. In addition to that, the structure of the network is not fixed, but varies continuously. On the other hand, a number of tuning technologies have been considered for the tuning of a PID controller. As a less common method, the fuzzy and neural network or its combined techniques are applied. However, in the case of the latter, yet, it is not applied in the practical field, in the former, a higher experience and technology is required during tuning procedure. Along with these, this paper used the fuzzy set in order that the stimulation and suppression relationship between antibody and antigen can be more adaptable controlled against the external condition, including noise or disturbance of plant. The immune network based on fuzzy set suggested here is applied for the PID controller tuning of multivariable process with two inputs and one output and is simulated.
Permanent magnet synchronous motor (PMSM) is receiving increased attention for servo drive applications in recent years because of its high torque to inertia ratio, superior power density and high efficiency. Vector-controlled PMSM has the same operating characteristics as separately excited dc motor. The drive system of servo motor is requested to have an accurate response for the speed reference and a quick recovery for the disturbance such as load torque. However the dynamics of PMSM drive change greately by parameter variations. Morever, when the unkown and inaccessible disturbances are imposed on PMSM, the drive system is given a significant effect by them. As a result, the drive system with both a fast drive performance and a reduced sensitivity to parameter variations is requested. In this paper, the robust control system of PMSM with torque feedforward using load torque observer is presented. In the proposed system, load torque is estimated by the reduced order observer, and the robust control system against load torque variation is realized using the torque feedforward. Moreover, the design of speed controller with the torque observer is discussed. Simulation results show that the proposed method is effective for suppression of parameter variations and load disturbance.
A simultaneous optimal design problem of structural and control systems is discussed by taking a 3-D truss structure as an object. We use descriptor forms for a controlled object and a generalized plant because the structural parameters appear naturally in these forms. We consider a minimum weight design problem for structural system and disturbance suppression problem for the control system. The structural objective function is the structural weight and the control objective function is $H_{\infty}$ norm from the disturbance input to the controlled output in the closed-loop system. The design variables are cross sectional areas of the truss members. The conditions for the existence of controller are expressed in terms of linear matrix inequalities (LMI) By minimizing the linear sum of the normalized structural objective function and control objective function, it is possible to make optimal design by which the balance of the structural weight and the control performance is taken. We showed in this paper the validity of simultaneous optimal design of structural and control systems.
토크 전달시스템은 다수의 기어와 커플링이 유연하게 구성되어 있으므로 모터의 속도가 갑자기 변할 때 비틀림 진동이 발생한다. 모터의 정확한 응답 특성을 얻기 위해서는 반드시 이 진동은 억제되어야 한다. 따라서 진동억제는 모터제어에 있어서 매우 중요하다. 특히 2관성 시스템의 진동억제를 위해 다양한 제어방법들이 소개되었다. 토크의 비틀림 현상으로 인해 발생하는 진동을 억제하기 위해 토크의 비틀림 성분을 궤환시키고 일반적인 필터로 구성된 외란 관측기 필터를 사용하는 방법이 소개되었다. 또한 이를 계수도법(CDM)을 이용 적절한 P 제어기와 필터의 계수값을 설계하여 진동을 억제하는 방법이다. 그러나 계수도법을 이용하여 설계된 제어기 파라미터는 외란 인가시 적응성이 떨어짐을 알 수 있다. 반면 PID 제어기는 설계가 간단하나 초기에 과도한 오버슈트를 및 진동 문제를 유발한다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 최근에는 2자유도 파라미터 a로 비례이득을 가변함으로써 외란에는 영향을 받지 않고 목표치 추종 성능을 개선할 수 있는 단순하고 실용적인 2자유도 PID 제어기가 소개되었다. 그러나 이 방법 역시 원하는 P값을 얻기 위해 u를 가변 하여야 하는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 단점들을 극복하기 위해 퍼지 알고리즘을 사용 파라미터 $\alpha$를 자동 조정하는 제어기를 설계하였다. 사용된 제어기의 성능을 입증하기 위하여 기존의 제어방법과 시뮬레이션을 통해 비교, 평가한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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