KR0137340B1 - 위치제어시스템 및 그 위치제어방법 - Google Patents

Abstract

기계가동부의 위치를 검출하는 위치 검출수단에 의해 검출된 위치정보를 귀환하는 위치 제어시스템을 제공한다.

이 시스템에는 내부 제 2제어루프(11)를 구성시켜 형성된 2차 시스템 위치 제어루프를 포함한다.

그 내부 제어루프게인을 적합하게 설정함으로써 높은 응답, 안정성 있는 제어루프 및 평활한 응답파형을 얻을 수 있다.

따라서, 그 기계의 진동없는 조작을 보장받는다.

Description

위치제어시스템 및 그 위치제어방법

제 1도는 이 발명에 의한 위치제어시스템의 구성을 나타낸 블록도,

제 2도는 제 1도의 위치제어시스템의 동작을 나타낸 흐름도,

제 3도는 이 발명에 의한 위치제어시스템의 다른 구성을 나타낸 블록도,

제 4도는 제 4도의 위치제어시스템의 동작을 나타낸 흐름도,

제 5도는 이 발명에 의한 위치제어장치의 다른 구성을 나타낸 블록도,

제 6도는 이 발명에 의한 위치제어장치의 또하나의 다른 구성을 나타낸 블록도,

제 7도는 이 발명에 의한 위치제어장치의 하나의 다른 구성을 나타낸 블록도,

제 8도는 이 발명에 의한 위치제어시스템의 또하나의 다른 구성을 나타낸 블록도,

제 9A도 및 제 9B도는 이 발명에 의한 위치제어시스템의 또다른 구성을 나타낸 블록도.

제 10도는 이 발명에 의한 위치제어시스템의 또다른 구성을 나타낸 블록도,

제 11도는 1차 내지 3차 시스템의 위치제어시스템에서 속도와 스텝응답파형 사이의 관계를 나타낸 그라프.

제 12A도 및 12B도는 평활입력을 0시정수상태로 설정할때 모터속도파형을 나타낸 그래프.

제 13도는 종래의 위치제어스템의 구성을 나타낸 블록도,

제 14A도 및 제 14B도는 종래의 위치제어시스템의 위치루프 특성 설명도,

제 15도는 종래의 위치제어시스템의 모터궤도회전 설명도,

제 16도는 종래의 순방향공급제어(feed forward control)를 나타낸 블록도.

제 17A도는 종래의 1차 시스템 게인(gain) 증가와 이 발명에 의한 높은 고주파시스템 게인 증가를 비교한 그라프.

제 17B도는 이 발명에 의한 높은 고주파시스템게인 증가와 1차 시스템게인증가를 비교한 그라프.

*도면에 나타난 주요부분의 부호설명*

1:위치루프게인연산장치(position loop gain operational unit)(Kp),

1a:제 2제어루프게인연산장치(second control loop gain operational unit)(KPI),

16:제 3제어루프게인연산장치.

2:속도루프비례적분보상장치,

3:관성장치,4:적분기,

6:미분기,

10:위치귀환루프(position feedback loop) 또는 제 1제어루프,

11:속도루프(speed loop) 또는 제 2제어루프,

12:제 3제어루프,

A,B,C,D:합노드(summing node).

이 발명은 수치제어기의 서보제어장치, 스핀들제어장치 및 위치제어장치 등 각종 모터 구동의 위치제어시스템 및 그 위치제어방법에 관한 것이다.

제 13도는 전달 함수를 사용하여 종래의 위치제어시스템의 서보시스템제어신호의 흐름(flow)을 나타낸 블록도이다.

도면에서, 부호 1은 게인(gain) Kp을 가진 위치루프게인연산장치(position loop gain operational unit)이며, 부호 2는 속도루프비례적분보상장치(speed loop proportional integral compensation unit)이고, 부호 3은 관성장치(inertia unit)이며, 부호 4는 적분기(integrator)이다.

제 13도에서, 위치귀환신호(position feedback signal)는 일점 A의 위치명령에서 감산되고, 그차(difference)는 위치루프게인연산장치(1)에서 증폭되며, 그 장치(1)는 전달함수(transfer function)Kp을 가저 속도명령을 출력한다.

그 속도명령에서 속도귀환신호는 일점 B에서 감산되어 그 차를 속도루프비례적분보상장치(2)에서 증폭하며, 그 장치(2)는 전달함수 Kv +Ki/S를 가져 토크명령을 출력한다.

그 토크명령은 일점 C에서와 같이 관성성분에 대응되는 모터속도를 나타내며, 부하토크에 대응되는 더적은 감소를 나타낸다.

그 속도는 위에서와 같이 속도귀환신호로서 일점 D에서 음(-)귀환을 한다.

그 속도의 시간적분치(time integrate)인 위치값은 그 적분기(4)에 의해 일점 E에서 얻어지며, 그 적분기(4)는 전달함수 1/S를 가져 위치귀환신호를 발생한다.

위 시스템에서 한 기계를 실제로 작동할때 그 기계의 작동은 제 14A도 및 제 14B도에서와 같이 그 위치루프응답에 의해 균등하게 된다.

그 이유는 그 위치루프응답이 속도루프응답과 비교하여 상당히 높기 때문이다.

제 14A도에 나타낸 위치루프의 특성은 전달함수 G(S)로 나타낸다.

다음으로 제 14B도에 대하여 설명한다.

이동길이 S에 대한 타이밍에서의 특정위치로 이동하는 위치명령이 주어질때 기계(모터)의 실제 이동은 위치루프(위치루프시정수에 의해)의 추적(follow-up)지연으로 추적한다.

이 지점에서 위치의 속도명령은 이 도면에서와 같이 입력되고, 이 영역은 특정위치(시간 X속도)를 제공한다.

입력이 구성될때, 모터의 회전이 이 도면에 나타낸 1차 시간지연(time-lag)으로 행하여 진다.

또, 그 모터는 가속을 개시할때와 감속을 개시할때 현저한 토크를 발생한다.

위 위치제어시스템에서, 그 위치로프는 1차 지연시정수를 가저 그 명령에 따른다.

이와 같이, 제 15도에 나타낸 바와같이 두축(X 및 Y축)으로 나타낸 실제원(real circle)에서 실제모터의 궤도회전은 1차 지연시정수에 따라 실제원의 내측상에서 원을 그린다.

그 반경감소 △R은 이 경우 다음과 같이 나타낸다.

여기서, R은 그 원의 반경이고, F는 접선방향의 속도이다.

통상적으로, 제 16도에 나타낸 순방향 공급제어는 그 지연으로 인하여 발생하는 반경오차 △R은 다음식으로 보상받는다.

1차의 1차 지연을 순방향공급 제어장치(7)로 취소(cancel)시킴으로써 순방향공급계수 α를 1로 설정하며 그 명령에 대하여 지연이 없는 모터궤도회전을 얻을 수 있다.

여기서, Kp는 위치루프게인(loop gain)이고, 1/Kp는 그 위치루프게인의 시정수이며 S는 라플라스오퍼레이터(Laplace operator)이다.

이 발명에 속하는 다른 기술문헌으로는 일본국 공개특허공번 1985-209812에서 공개된 가속 및 감속제어시스템이 있다.

위 순방향공급제어에서 그 명령은 가산(add)전에 미분된다(differentiate).

따라서, 명령연산오류(commeand operation error)가 역시 미분되어 그결과 발진성분이 많은 파형이 얻어진다.

이와같은 결과, α = 1을 설정함으로써 기계진동이 유도될 수 있다.

따라서, 위 α를 사용하여 △R의 전체보상을 제공하기가 어렵다.

그결과, 평활응답파형을 얻을 수 없어 기계가 진동하게 된다.

또, 순방향공급제어가 다음 명령특성까지 유효하나, 위치귀환시스템의 외부방향에 대한 억제효과가 없다.

그 위치귀환시스템의 외부방해에 대한 억제효과를 향상시키기 위하여 높은 위치루프게인 Kp의 제공이 필요하다.

그러나, 이와같이 함으로써 제 14B도에 나타낸 토크파형에서와 같이 모터속도변화를 증가하게 된다.

그 결과, 그 기계에 충격증가를 주며, 또 고주파성분(기계시스템의 공진 및 잡음 등)을 픽업(pichup)하는 경향이 증가한다.

이와같은 이유로, 안정성 있게 게인증가를 얻을 수 없다.

제 17A도 및 제 17B도는 1차 시스템에 의해 제공한 게인증가와 이 발명에 의한 고차 시스템에 의해 제공한 게인증가를 비교한 그라프를 나타낸다.

1차 시스템의 종래 타입의 게인증가에서 제어에 필요한 대역(band)이 상승할때 그 시스템은 제 17A도에서 파선으로 나타낸 것과 같다.

또, 방해성분은 게인증가에 적합하게 되어 더 용이하게 진동하게 된다.

즉, 1차 지연시스템의 종래 타입에서 대역은 -20dB정도 감쇄된다.

이와같은 이유로, 그 게인이 증가될 경우 더 큰 대역폭을 필요로 한다.

그러나, 고주파성분의 게인은 또 더 높게 되어 그 시스템은 고주파잡음에 의해 더 용이하게 악 영향을 준다.

따라서, 이 발명의 목적은 높은 응답, 안정성 있는 제어루프 및 평활한 응답파형을 제공하며 그 기계의 진동을 방지하기 위한 목적에서 적합한 값으로 그 내부제어루프를 설정하는 위치제어시스템 및 그 위치제어방법을 제공하는데 있다.

이 발명에 의해, 기계가동부분의 위치를 검출하는 위치검출수단에 검출하는 위치정보를 귀환하는 위치제어시스템을 제공하며, 그 위치제어시스템에는 내부 제 2제어루프를 구성시켜 형성한 2차 시스템위치제어루프를 포함한다.

이 발명에 의해, 또 기계가동부분의 위치를 검출하는 위치검출수단에 의해 검출되는 위치정보를 귀환하는 위치제어장치를 제공하며, 그 위치제어장치에는 내부 제 2 및 제 3제어루프를 구성시켜 형성한 제 3제어루프를 포함한다.

이 발명에 의해, 제 2제어루프 또는 제 2 및 제 3제어루프는 그 위치제어루프에 구성된다. 이 와같이 그 위치제어루프의 차수(degree)가 상승되어 제 2 및 제 3제어루프의 게인은 그 위치루프게인에 대하여 오버슈트(overshoot)가 없는 최소치로 설정된다.

위에서 설명한 바와같이, 이 발명에 의한 위치제어시스템을 사용하여 놓은 응답을 얻을 수 있고 고주파성분의 영향이 없는 안정성 있는 위치루프특성을 얻을 수 있다.

이와같이, 그 모터의 응답파형과 같은 평활한 가속 및 감속파형을 얻을 수 있어 그 기계의 안정성 있고 충격없는 제어를 실현시킬 수 있다. 따라서, 종래의 위치루프게인 Kp에 있어서, 더 큰 위치루프게인을 얻을 수 있고 서보루프제어에서 게인증가를 실현할 수 있다.

이 발명의 다른 목적 및 특징은 첨부 도면에 따르는 다음 설명에서 알 수 있다.

이 발명의 실시예 1을 설명한다.

제 1도는 내부 제 2제어루프를 구비한 위치제어시스템을 나타낸다.

도면에서, 부호 1은 위치루프게인연산장치(Kp)를 나타내며, 부호 1a는 제 2제어루프게인연산장치(Kp1)을 나타낸다.

위치귀환루프는 부호 10에서 형성되고, 그 제어목표물에서 합노드(summing node) A로 위치정보를 제공한다.

속도루프는 부호 11에서 형성되고 속도정보를 합노드 B로 제공한다.

적분(4)에 의해 속도위치 귀환값을 발생하도록 한다. 그 장치(1a)의 내부 제 2제어루프를 구성하여 전달함수 G(S)는 다음과 같이 나타낸다.

그리고 2차 시스템위치루프 특성을 가진다.

또, 그 루프는 댕클링계수(dangling coefficient) ζ 및 속도 ωn에 의해 특징이 있다.

오버슈트가 없는 특성을 얻기 위하여 ζ1을 필요로 한다.

오버슈트가 없는 임게치 ζ=1을 얻기 위하여 아래식을 설정할 수 있다.

Kp1 = 4Kp………………(5)

식(5)을 식(4)로 대치시켜 아래식으로 나타낸 2차위치루프 특성을 가진다.

이 경우, 반경 감소 △R은 음식으로 나타낸다.

이와같이, 1차 위치루프반경감소는 종래의 값의 반으로 된다.

또, 순방향공급효과에 대하여 70%(α = 0.7) 순방향공급효과를 얻을 수 있다.

그 다음으로 그 루프작동을 설명한다.

제 2도는 제 1도에 나타낸 위치제어시스템의 동작을 설명하는 흐름도이다.

우선, 위치귀환(D)과 위치명령 사이의 차를 연산한다(S201).

위치루프게인 Kp과 그 차를 상승하며, 주어진 속도명령(B)을 출력시킨다(S202).

그 다음 그 주어진 속도명령(B)과 주어진 속도귀환(C)사이의 차를 연산하며(S203), 게인 Kp1과 그 차를 상승하여 명령으로 가속성분을 출력한다(S204).

또 그 주어진 속도귀환성분(C)은 그 주어진 가속성분(1/S)을 적분시켜 출력하며(S205), 그 주어진 속도귀환성분(C)을 적분하여(1/S) 주어진 위치 귀환성분(S206)을 출력한다(S206).

그 다음으로, 이 발명의 실시예 2를 설명한다.

제 3도는 제 2 및 제 3내부제어루프를 구비한 위치제어시스템을 나타낸다.

부호 1은 위치루프게인 연산장치(Kp)이며, 부호 1a는 제 2제어루프게인 연산장치(Kp1)이고, 부호 1b는 제 3제어루프게인 연산장치(Kp2)이며, 부호 10은 제 1제어루프이고, 부호 11은 제 2제어루프이며, 부호 12는 제 3제어루프이다.

제 3도에 나타낸 제 2 및 제 3내부위치루프(11,12)를 가진 위치제어시스템을 사용하여 그 전달함수 G(S)는 다음식으로 나타낸 3차 시스템 위치 루프특성을 가진다.

3차 시스템은 다음식으로 나타낸다.

여기서, Pr은 1차근(first degree root)임.

이 3차 시스템이 오버슈트(overshoot)가 없도록 하기 위하여 S²+ 2ζωnS + ωn²의 공역복소수근의 실수부분에 대하여 Pr 이 적어지는 것이 필요하다.

여기서, 다음식의 관계가 성립되는 것이 필요하다.

Prζωn……………(10)

오버슈트가 없는 임계치는 다음과 같다.

Pr = ζωn……………(10)

식(11)을 식(9)로 대치 함으로써 다음식을 가진다.

식(9) 및 (12)로부터 다음식을 얻는다.

식(13)에서 ζ 및 ωn을 제거시켜 다음식을 얻는다.

2Kp2³-9Kp1Kp2 +27Kp2·Kp1 = 0……………(14)

오버슈트가 없는 3차 시스템은 식(14)를 만족하는 Kp1 및 Kp2를 나타냄으로써 얻을 수 있다.

Kp2가 실근(real root)을 갖는 조건은 다음식(15)(16)을 가진다.

D = 81Kp1²-216KpKp10……………(15) 및

Kp²의 최저실근에 대하여,이다.

이 경우 Kp²는 중근(multiple root)이며, 그 결과 Kp2 = 6Kp가 된다.

Kp1(8/3Kp) 및 Kp2가 주어짐으로써 위 식(8)은 다음식으로 축소시킬 수 있다.

이 경우, 반경 감소 △R은 다음식으로 나타낸다.

여기서, α 및 β는 3차근(second degree roots)이다.

식(18)에서 종래의 1차 반경감소의 1/4까지 반경감소를 할 수 있음을 알 수 있다.

즉, 위치루프게인 Kp를 2배로 하는 효과를 얻을 수 있으며, 또 87% (α=0.87)의 순방향공급효과를 얻을 수 있다.

이 발명에 의한 위치제어장치의 동작을 다음으로 설명한다.

제 4도는 제 3도에 나타낸 위치제어시스템의 동작을 설명하는 흐름도이다.

우선, 위치귀환(F)과 위치명령(A)의 차를 연산한다.(S401).

그다음 그 차와 위치루프게인 Kp를 상승하며, 제 2제어루프의 명령(주어진 속도명령 성분:B)을 출력한다(S402).

그다음에 그 주어진 속도명령성분(B)와 미성분(주어진 속도귀환성분:E) 사이의 차를 제 2루프게인 Kp¹과 상승하여 명령(C)을 제 3제어루프로 출력하며(S403), 제 3제어루프명령(C)와 그 위치귀화의 온회미분성분(주어진 가속귀환성분:D)의 차를 제 3제어루프게인 Kp2와 상승하여 그 적을 적분하여 주어진 가속귀환성분(D)을 출력한다(S404).

제 5도 내지 제 10도는 이 발명의 따른 실시예를 나타낸다.

제 5도에 나타낸 구성은 그 속도루프전에 내부 제 2제어루프를 형성함으로써 2차 고주파시스템을 형성할때 내부처리루프(internal process loop)가 얻어지도록 한다.그 내부루프는 외부위치검출기의 데이타(그 기계단부에서 위치귀환)를 사용하여 구성한다.

이와같이 하여 내부 제 2제어루프(11)는 제 1제어루프(10)와 비교하여 줄 응답을 가지나 안정성 있는 동작을 얻도록 한다.

부호 5는 속도루프이다.

제 6도의 구성에서, 내부 제 2제어루프의 귀환데이타는 외부위치검출기의 데이타를 사용하여 형성된다.

이와같이, 제 1제어루프(10)와 제 2제어루프(11)는 안정성이 있다.

그러나, 1펄스응답특성을 취하여 1펄스 명령의 입력으로 그 모터를 그 기계의 무작동상태에서의 속도명령으로 1펄스 X Kp X Kp1의 명령에 의해 구동시킬 수 있다.제 7도에 나타낸 구성은 제 5도에 나타낸 구성의 3차 시스템이다.

이것은 응답이 높고 고주파감쇄가 높은 특성이 있다.

제 8도의 구성은 제 6도에 나타낸 구성의 3차 시스템이다.

이것은 순방향게인(1펄스 X Kp X Kp1 X Kp2)을 더 향상하도록 한다.

제 9A도에 나타낸 구성으로 1차 시스템의 구성은 제 9B도에 나타낸 것과 같다.

따라서, 그 제어루프는 속도명령으로서 Kp에 의해 위치명령과 위치귀환 사이의 차를 상승시켜 얻어진 한성분을 구성할 수 있을 뿐이다.

그러나, 2차 시스템구성은 그 명령에 대한 속도성분 만이 아니라 토크성분을 자동 발생할 수 있다.

이와같이, 그 토크루프의 명령에 있어서 그 응답은 대단히 중요하며 그 토크명령은, 속도차의 비례적분제어를 통하여 발생한 토크명령에 응답할 뿐 아니라 속도귀환에서 예측되는 토크정보에 의해, 즉 그 명령과 그 토크 사이의 오차(error)를 얻음으로써 미리 수정하여 발생시킬 수 있다.

이와같이 하여 가장 빠른 속도루프특성을 얻을 수 있다.

제 9A도에서 부호 6은 미분기(differentiator)이다.

제 10도에 나타낸 구성은 수성루프이며 명령토크성분은 제 9A도에 나타낸 것과 동일한 3차 시스템을 사용한다.

위 실시예에서 설명한 바와같이, 응답이 높고 안정성 있는 제어루프는 그 위치제어루프의 차수(degree)를 2차, 3차 등으로 상승시켜 그 내부 제어루프게인을 적합한 값으로 설정시킴으로써 얻을 수 있다.

이와같이, 그 위치시스템 응답에서 그 위치제어루프의 차수를 높힘으로써 그 응답 파형은 제 11도에 나타낸 바와같이 더 평활하게 할 수 있다.

따라서, 그 기계의 진동을 할 수 없게 한다.

제 12A도와 제 12b도는 0시정수 상태의 평활한 입력(가속 및 감속회로의)을 가진 모터속도파형을 나타낸다.

도면에 나타낸 바와같이, 1차 및 3차 시스템은 서로 다른 응답특성을 가진다.

위 실시예는 3차 시스템이내에 대한 것이나, 3차 시스템 이상의 고차시스템을 구성할 수도 있다.

위에서 설명한 바와같이 고차시스템을 도입함으로써 제어에 필요한 대역(응답성)은 제 17B도에 나타낸 바와같이 상승하나, 방해성분으로 되는 고주파성분이 크게 감소된다.

즉, 고차시스템에서는 하나의 대역은 2차 시스템에서 30dB감쇄되고 3차 시스템에서 60dB감쇄되어 고주파 성분게인의 감쇄요소는 그 게인이 상승되어도 일정하게 높다.

이와같은 이유에서, 고주파잡음에 의해 영향을 받지 않는 안전한 시스템을 실현할 수 있다.

이 발명은 실시예에 따라 설명한 바 있으나 첨부한 청구범위에 한정되지 않으며 이 발명의 범위내에서 여러가지로 변형시킬 수 있다.

Claims (23)

1. 가동부(movable part)의 위치를 검출하는 위치검출수단에 의해 검출된 위치정보를 귀환하는 위치제어시스템에 있어서,

   내부 제 2제어루프(internal second control loop)를 구성시켜 위치제어루프를 2차 시스템(second order system)에 형성하는 제 1 및 제 2제어루프를 구비함을 특징으로 하는 위치제어시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   2차 시스템의 위치제어루프 특성의 전달함수(transfer function)은 다음식으로 나타내며 2차 루프게인(loop gain)Kp1은 4Kp와 동일하게 설정함을 특징으로 하는 위치제어시스템.

   다음식:

   위 식에서, S는 라플라스오퍼레이터(Kalace operator)이고, Kp는 1차 루프게인(first order loop gain)이다.
3. 가동부의 위치를 검출하는 위치검출수단에 의해 검출된 위치정보를 귀환하는 위치제어시스템에 있어서, 내부 제 2제어루프와 내부 제 3제어루프를 구성시켜 위치제어루프를 3차 시스템에 형성하는 제 1, 제 2 및 제 3제어루프를 구비함을 특징으로 하는 위치제어시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   3차 시스템의 위치제어루프특성의 전달함수는 다음식으로 나타내며,

   Kp1의 값은 8/3Kp와 동일하도록 설정하고 Kp2의 값은 6Kp와 동일하도록 설정함을 특징으로 하는 위치제어시스템.

   다음식:

   위 식에서 S는 라플라스오퍼레이터(Laplace operator)이다.
5. 제 4항에 있어서,

   제 2고차게인루프는 속도루프를 구성함을 특징으로 하는 위치제어시스템.
6. 입력위치명령에 응답하여 가동체를 서보제어(servo controlling)하는 위치제어 방법에 있어서, 시스템 전달함수를 가진 시스템에 의해 위치귀환과 위치명령 사이의 차를 연산시켜, 그 차와 위치루프게인을 상승시켜 속도성분을 발생하며, 그 속도명령과 속도귀환 사이의 차를 연산시켜, 그 차와 내부 고차루프게인을 상승시켜 가속성분을 발생하며, 그 가속성분을 적분시켜 속도귀환성분을 발생하고, 그 속도귀환성분을 적분시켜 위치귀환성분을 발생시켜 제어함을 특징으로 하는 위치제어방법.
7. 제 6항에 있어서,

   그 전달함수는 2차 시스템에 사용되고 그 내부 고차루프게인은 Kp1임을 특징으로 하는 위치제어방법.
8. 제 7항에 있어서,

   그 시스템의 전달함수(S)는 다음식으로 구성되고, 2차루프게인 Kp1은 4Kp와 동일하도록 설정됨을 특징으로 하는 위치제어방법.

   다음식:

   위 식에서 S는 라플라스오퍼레이터이고, Kp는 1차 루프게인임.
9. 위치귀환과 위치명령 사이의 차를 구하는 제 1스텝(step)과,

   그 차와 위치루프게인을 상승시켜 제 2제어루프명령(속도명령성분)을 출력하는 제 2스텝과,

   그 속도명령성분 사이의 차 및 그 속도명령성분과 위치귀환의 미분성분(속도귀환성분) 사이의 차와 제 2제어루프게인을 상승시켜 제 3제어루프 명령을 출력하는 제 3스텝과, 제 3제어루프명령과 위치귀환 2회 미분성분 사이의 차를 제 3제어루프게인과 상승시켜 그적( product)을 그 상승에 의해 적분시켜 가속귀환성분을 출력하는 제 4스텝으로 구성함을 특징으로 하는 위치제어방법.
10. 입력명령에 따라 가동체를 서보제어(servo control)하는 위치제어시스템에 있어서, 그 가동체의 위치를 검출시켜 위치신호를 발생하는 수단과,

    입력명령을 구성하는 적어도 하나의 제 1신호와 위치신호를 구성하는 적어도 하나의 제 2신호를 연산처리하여 제 1차등신호를 발생하는 제 1합정숀(first summing j

    unction)과,

    그 위치신호를 제 1합정숀으로 귀환시켜 제 1제어루프를 구성하는 수단과,

    그 차동신호를 처리하여 속도명령신호를 발생하여 게인(gain)Kp를 구비하는 위치루프 게인수단과,

    속도명령신호를 구성하는 적어도 하나의 제 1신호와 제 2신호를 연산처리하여 제 2차동신호를 출력하는 제 2합정숀(second summing junction)과,

    제 2차동신호를 입력하도록 접속되고 제어루프게인수단을 구성하는 내부 고차제어루프수단을 구성함으로써 그 시스템 전달함수는 고차위치루프 특성을 구비함을 특징으로 하여 시스템 전달함수에 의해 구성하는 위치제어시스템.
11. 제 10항에 있어서,

    그 전달함수는 2차 시스템에 쓰이며, 그 게인루프수단은 게인 Kp1을 가진 고차게인루프를 구성함을 특징으로 하는 위치제어시스템.
12. 제 11항에 있어서,

    그 시스템의 전달함수 G(S)는 다음식으로 구성되고, Kp1의 값은 4Kp와 동일하도록 설정함을 특징으로 하는 위치제어시스템.

    위 식에서 S는 라플라스오퍼레이터(Laplace operator)이다.
13. 제 10항에 있어서,

    그 전달함수는 3차 시스템에 쓰이며, 그 게인루프수단은 게인 Kp1을 가진 제 1고차게인루프와 게인 Kp2를 가진 제 2고차게인루프를 구성함을 특징으로 하는 위치제어시스템.
14. 제 13항에 있어서,

    그 시스템의 전달함수 G(S)는 다음식으로 구성되며, Kp1의 값은 8/3Kp와 동일하도록 설정시키며, Kp2의 값은 6Kp와 동일하도록 설정시킴을 특징으로 하는 위치제어시스템.

    다음식:

    위 식에서 S는 라플라스변형 오퍼레이터(Laplace transform operator)이다.
15. 입력위치명령에 응답하여 가동체를 서보제어(servo control)하는 위치제어방법에 있어서,

    시스템의 전달함수를 가진 서보시스템에 의해, 위치 귀환과 위치명령의 차를 연산하며,

    그 차와 위치루프게인을 상승시켜 속도성분을 발생하고, 그 속도명령과 속도귀환 사이의 차를 연산하며,

    내부 고차루프게인과 그 차를 상승시켜 가속성분을 발생하고,

    그 가속성분을 적분시켜 속도귀환성분을 발생하며, 그 속도귀환성분을 적분시켜 위치 귀환성분을 발생시켜 제어함을 특징으로 하는 위치제어방법.
16. 제 15항에 있어서,

    그 전달함수는 제 2고차시스템에 쓰이며, 내부고차루프게인은 Kp1임을 특징으로 하는 위치제어방법.
17. 제 16항에 있어서,

    그 시스템 전달함수 G(S)는 다음식으로 구성되며, 2차루프게인 Kp1와 4Kp와 동일하게 설정함을 특징으로 하는 위치제어방법.

    다음식:

    위 식에서, S는 라플라스오퍼레이터이고, Kp는 1차 루프게인이다.
18. 위치귀환과 위치명령 사이의 차를 연산하는 제 1스텝(first step)과,

    그 차와 루프게인을 상승시켜 제 2제어루프명령(속도명령성분)을 출력하는 제 2스텝과,

    그 속도명령성분 사이의 차 및 그 속도명령성분과 위치귀환의 미분성분(속도귀환성분) 사이의 차와 제 2제어루프게인을 상승시켜 제 3제어루프명령을 출력하는 제 3스텝과,

    제 3제어루프명령과 위치구환의 2회 미분성분(가속귀환성분) 사이의 차와 제 3제어루프게인을 상승하여, 그 적(product)을 상승에 의해 적분시켜 가속귀환성분을 출력하는 제 4스텝을 구성함을 특징으로 하는 위치제어방법.
19. 제 18항에 있어서,

    그 전달함수는 3차 시스템에 쓰이며,

    그 게인루프수단은 게인 Kp1을 가진 제 1고차게인루프와 게인 Kp2를 가진 제 2고차게인루프로 구성함을 특징으로 하는 위치제어방법.
20. 제 19항에 있어서,

    그 시스템 전달함수 G(S)는 다음식으로 구성되며, Kp1의 값은 8/3Kp와 동일하게 설정되고, Kp2의 값은 6Kp와 동일하게 설정함을 특징으로 하는 위치제어방법.

    다음식:

    위 식에서 S는 라플라스변형오퍼레이터이다.
21. 제 13항에 있어서,

    제 2고차게인루프는 속도루프임을 특징으로 하는 위치제어시스템.
22. 제 13항에 있어서,

    위치제어시스템은 속도루프를 구성하며, 제 2고차게인루프는 속도루프앞에 형성됨을 특징으로 하는 위치제어시스템.
23. 제 13항에 있어서,

    제 2고차게인루프는 위치검출기에 응답하도록 함을 특징으로 하는 위치제어시스템.