KR0170687B1 - 디지털 서어보 제어시스템의 잔류편차 보정방법 - Google Patents

디지털 서어보 제어시스템의 잔류편차 보정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 잔류편차 보정방법은, 제어 대상이 되는 전동기에 구동 전압을 인가하는 인버터;사용자의 지령 속도에 비례한 크기의 아날로그 지령 신호를 디지털 지령 신호로 변환시키는 아날로그/디지털 변환소자;전동기의 회전 속도를 감지하여 부호화시키는 디지털 엔코더;디지털 지령 신호 및 부호화된 회전 속도의 차이를 구한 후, 차이를 보종할 수 있는 속도 제어신호를 발생시키는 디지털 신호 처리소자; 및 속도 제어신호를 상기 인버터에 적합한 제어신호로 변환시키는 게이트 회로;를 갖춘 디지털 서어보 제어시스템에 있어서, 아날로그 입력 신호에 대한 잔류편차의 보정방법이다. 이 보정방법에는, 아날로그/디지털 변환소자에서 출력되는 잔류편차 데이터를 누산한 후, 그 평균값을 구하는 단계가 포함된다. 여기서, 잔류편차에 의하여 동작되는 전동기의 회전 속도가 디지털 엔코더를 통하여 구해진다. 또한, 회전 속도에 비례하여 커지는 변수의 값이 설정된다. 그리고, 평균값, 회전속도, 및 변수의 값에 비례한 보정 신호가 디지털 신호 처리소자를 통하여 발생된다.

Description

디지털 서어보 제어시스템의 잔류편차 보정방법
제1도는 일반적인 디지털 서어보 제어시스템의 한 예시도이다.
제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류편차 보정방법을 나타낸 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 컨버터 2 : 전동기
3 : 인버터 4 : 아날로그/디지털 변환기
5 : 디지털 엔코더 6 : DSP
7 : 게이트 회로
본 발명은 디지털 서어보 제어시스템(Digital Servo control system)의 잔류편차(Offset) 보정방법에 관한 것으로서, 특히 제어 대상이 되는 전동기에 구동 전압을 인기하는 구동부;아날로그 입력 신호를 디지털 신호로 전환시키는 아날로그/디지털 변환기(Analog to Digital Converter);전동기의 회전 속도를 감지하여 부호화시키는 속도 측정부;디지털 신호 및 부호화된 회전 속도의 차이를 구한 후, 차이를 보정할 수 있는 속도 제어신호를 발생시키는 신호 처리부; 및 속도 제어신호를 구동부에 적합한 제어신호로 변환시키는 신호변환부;를 갖춘 디지털 서어보 제어시스템에 있어서, 아날로그 입력 신호에 대한 잔류편차의 보정방법에 관한 것이다.
제1도는 일반적인 디지털 서어보 제어시스템의 한 예시도이다. 도시된 바와 같이 일반적인 디지털 서어보 제어시스템은, 교류(AC) 전원을 정류하는 컨버터(1), 제어 대상이 되는 전동기(2)에 구동 전압을 인가하는 인버터(3);아날로그 입력 신호를 디지털 신호로 전환시키는 아날로그/디지털 변환기(ADC, 4);전동기(2)의 회전 속도를 감지하여 부호화시키는 디지털 엔코더(5);상기 디지털 신호 및 부호화된 회전 속도의 차이를 구한 후, 이 차이를 보정할 수 있는 속도 제어신호를 발생시키는 DSP(Digital Signal Processor, 6); 및 속도 제어신호를 인버터(3)에 적합한 제어신호로 변환시키는 게이트 회로(7);를 갖추고 있다.
제1도에 예시된 바와 같은 일반적인 디지털 서어보 제어시스템에 있어서, 종래에는 아날로그 입력 신호에 대한 잔류편차를 보정하기 위하여 아날로그/디지털 변환기(4)로부터 나타나는 잔류편차 데이터를 별도로 저장한 후, DSP(6)에서 저장된 잔류편차에 비례한 보정 신호를 발생시키는 방법을 적용하였다. 여기서 아날로그/디지털 변환기(4)는 그 정밀도 및 적용되는 전원의 안정성 여부에 따라 실제와 다른 잔류편차 데이터를 출력할 수 있다.
따라서, 종래의 보정방법은, 아날로그/디지털 변환기의 정밀도가 낮거나 적용되는 전원이 불안정한 상태일 때 잔류편차 보정의 한계성을 갖는다. 이와 같은 한계성을 극복하기 위하여 DSP에 저역통과필터(Low Pass Filter)를 갖추고 적용하는 방법도 있었지만, 적은 잔류편차을 보정하는 데에 있어서 정밀도 및 정확도의 문제점이 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 디지털 서어보 제어시스템에 있어서, 아날로그/디지털 변환기의 정밀도가 낮거나 적용되는 전원이 불안정한 상태일 때에도 정확도 및 정밀도를 유지할 수 있는 잔류편차 보정방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 잔류편차 보정방법은, 제어 대상이 되는 전동기에 구동 전압을 인가하는 인버터;사용자의 지령 속도에 비례한 크기의 아날로그 지령 신호를 디지털 지령 신호로 변환시키는 아날로그/디지털 변환소자;상기 전동기의 회전 속도를 감지하여 부호화시키는 디지털 엔코더;상기 디지털 지령 신호 및 부호화된 회전 속도의 차이를 구한 후, 상기 차이를 보정할 수 있는 속도 제어신호를 발생시키는 디지털 신호 처리소자; 및 상기 속도 제어신호를 상기 인버터에 적합한 제어신호로 변환시키는 게이트 회로;를 갖춘 디지털 서어보 제어시스템에 있어서, 상기 아날로그 입력 신호에 대한 잔류편차의 보정방법이다.
이 보정방법에는, 상기 아날로그/디지털 변환소자에서 출력되는 잔류편차 데이터를 누산한 후, 그 평균값을 구하는 단계가 포함된다. 여기서, 상기 잔류편차에 의하여 동작되는 전동기의 회전 속도가 상기 디지털 엔코더를 통하여 구해진다. 또한, 상기 회전 속도에 비례하여 커지는 변수의 값이 설정된다. 그리고, 상기 평균값, 회전 속도, 및 변수의 값에 비례한 보정 신호가 상기 디지털 신호 처리소자를 통하여 발생된다.
바람직하게는, 상기 평균값에 회전 속도를 곱한 값이 상기 회전 속도의 기준 범위의 최대값을 넘으면, 상기 평균값 및 회전속도가 다시 구해진다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류편차(Offset) 보정방법을 나타낸 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 먼저 아날로그/디지털 변환기(제1도의 4)에서 출력되는 잔류편차 데이터를 누산한 후, 그 평균값 ADn을 구한다. 즉, 현 시점까지 출력되는 잔류편차 데이터를 합산한 후 그 평균값 ADn을 구한다. 이것을 수식으로 표현하면,이다. 여기서 n은 현시점까지의 잔류편차 데이터의 판독 회수이다. 이와 같은 평균값을 적용하는 이유는, 외부적 요인에 의한 비정상적 잔류편차 데이터를 완충시킴에 따라, 소프트웨어(Software)적인 저역통과필터(Low Pass Filter)의 기능을 수행하기 위함이다.
다음에, 상기 잔류편차에 의하여 동작되는 전동기의 회전 속도 Wn+1을 구한다. 여기서, n+1은 상기 판독 시점의 다음 시점을 의미한다. 따라서 상기 회전 속도를 구하는 수식은, Wn+1={θ(n+1)-θ(n)}/T로 표현될 수 있다. 여기서, θ(n+1)은 상기 다음 시점에서의 회전각, θ(n)은 상기 판독 시점에서의 회전각, 그리고 T는 상기 판독 시점에서 다음 시점까지의 시차이다.
다음에, 전동기의 잔류편차 회전 속도 W에 대하여 기준 범위 α를 설정한 후, 상기 평균값 ADn과 회전 속도 Wn+1을 곱한 값이 상기 기준범위의 최대값 αmax를 초과하는지 확인한다. 만약 기준 범위의 최대값 αmax를 초과하면, 상기 평균값 ADn또는 회전 속도 Wn+1를 비정상적 데이터로 판단하고 다시 처음 단계부터 시작하게 한다.
상기 평균값 ADn과 회전 속도 Wn+1을 곱한 값이 상기 기준 범위의 최대값 αmax를 초과하지 않으면, 상기 회전 속도에 비례하여 커지는 변수 K를 설정한 후, 상기 평균값(ADn), 회전 속도(Wn+1), 및 변수(K)에 비례한 보정 신호 Icmd를 DSP(제1도의 6)를 통하여 발생시킨다. 이를 수식으로 표현하면, Icmd=ADn·Wn+1·K+ADn-1이 된다. 여기서 ADn-1은 상기 n회 판독 시점에 대하여 그 전단계까지 계산된 평균값을 의미한다. 전단계까지의 평균값 ADn-1을 더함으로써 전단계와 현단계 사이에 발생되는 비정상적 데이터를 완충시킬 수 있다. 만일 실험에 의하여 상기 보정 신호의 값이 크게 나타나면, 전체적인 값을 소정의 비율로 내릴 수 있다. 끝으로 상기 보정 신호가 발생된 후, 그 응답으로서의 회전 속도 Wn+2가 상기 기준 범위의 최소값 αmin의 미만이 되는지를 확인한다. 만일 회전 속도 Wn+2가 상기 기준 범위의 최소값 αmin의 미만이 되지 않으면 다시 처음 단계부터 시작하고, 미만이면 보정 절차를 종료시킨다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 의한 디지털 서어보 제어시스템의 잔류편차 보정방법에 의하면, 잔류편차에 의하여 동작되는 전동기의 회전 속도에 따라 보정 신호가 발생됨에 따라, 아날로그/디지털 변환기의 정밀도가 낮거나 적용되는 전원이 불안정한 상태일 때에도 정확도 및 정밀도를 유지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 당업자의 수중에서 그 변형 및 개량이 가능하다.

Claims (2)

  1. 제어 대상이 되는 전동기에 구동 전압을 인가하는 인버터;사용자의 지령 속도에 비례한 크기의 아날로그 지령 신호를 디지털 지령 신호로 변환시키는 아날로그/디지털 변환소자;상기 전동기의 회전 속도를 감지하여 부호화시키는 디지털 엔코더;상기 디지털 지령 신호 및 부호화된 회전 속도의 차이를 구한 후, 상기 차이를 보정할 수 있는 속도 제어신호를 발생시키는 디지털 신호 처리소자; 및 상기 속도 제어신호를 상기 인버터에 적합한 제어신호로 변환시키는 게이트 회로;를 갖춘 디지털 서어보 제어시스템에 있어서, 상기 아날로그 입력 신호에 대한 잔류편차의 보정방법은, 상기 아날로그/디지털 변환소자에서 출력되는 잔류편차 데이터를 누산한 후, 그 평균값을 구하는 단계;상기 잔류편차에 의하여 동작되는 전동기의 회전 속도를 상기 디지털 엔코더를 통하여 구하는 단계;상기 회전 속도에 비례하여 커지는 변수의 값을 설정하는 단계; 및 상기 평균값, 회전 속도, 및 변수의 값에 비례한 보정 신호를 상기 디지털 신호 처리소자를 통하여 발생시키는 단계;를 포함한 것을 그 특징으로 하는 잔류편차 보정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평균값에 회전 속도를 곱한 값이 상기 회전 속도의 기준 범위의 최대값을 넘으면, 상기 평균값 및 회전 속도가 다시 구해지는 것을 그 특징으로 하는 잔류편차 보정방법.
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