KR100387587B1 - 서보모터의근사최적비례-적분-미분제어동작값설정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작업환경에 따라 작동제어값을 변경하여 사용할 수 있도록 하기 위한 서보모터의 근사최적 비례-적분-미분제어동작값 설정방법에 관한 것으로, 서보모터의 비례-적분-미분제어동작값을 변경 설정함에 있어서, 이미 설정되어 있는 비례제어동작값, 적분제어동작값 및 미분제어동작값을 각각의 현재값으로 하여 그 현재값에서의 입력값과 실제값의 최대차를 구하고, 양의 방향 및 음의 방향으로 이동거리만큼 이동한 후의 다음값에서의 입력값과 실제값의 최대차를 구하여 현재값에서의 입력값과 실제값의 최대차와 다음값에서의 입력값과 실제값의 최대차를 비교하고, 다음값에서의 최대차가 크면 현재값을 그대로 유지하고 상기 이동거리에 축소비율을 곱하여 이동거리로 하여 이동하고, 다음값에서의 최대차가 작으면 다음값을 현재값으로 설정하고 상기 이동거리에 확대비율을 곱하여 이동거리로 하여 이동하는 과정을 최대차의 차이가 아주 작을 때 또는 이동거리가 아주 작을 때까지 반복하여 양의 방향 및 음의 방향으로의 근사최적값을 구한 후, 상기 각각의 근사최적값 중에서 작은 것을 근사최적 동작제어값으로 함을 특징으로 한다.

Description

서보모터의 근사최적 비례-적분-미분제어동작값 설정방법

본 발명은 작업환경에 따라 작동제어값을 변경하여 사용할 수 있도록 하기 위한 서보모터의 근사최적 비례-적분-미분제어동작값 설정방법에 관한 것이다.

현재 서보모터는 산업 전반에 걸쳐서 자동제어기로서 널리 이용되고 있다. 자동제어기는 목표값과 실제장치의 출력값을 비교하여 그 편차를 결정하고, 그 편차를 없애주거나 또는 적은 값으로 줄여주는 제어신호를 만들어낸다. 이와 같이 자동제어기가 제어신호를 만들어 내는 절차를 제어동작이라고 한다.

1축 제어시스템에서 위치와 속도에 대한 입력값은 컴퓨터의 키보드로 입력되어져 위치제어루프로 전달되고, 이때 입력신호가 서보모터로 전달되는 과정에서 위치제어루프의 특성에 따른 전송오차가 발생하게 되므로 이를 줄여줄 수 있는 방법이 요구되는 것이다.

비례제어동작은 본질적으로 이득의 조정이 가능한 증폭기라 할 수 있으나, 비례제어동작만으로는 입력값에 대한 응답속에 정상상태오차 또는 오프셋(offset)이 있게 된다.

이러한 오프셋은 만약 그 제어시스템에 적분동작이 포함되어 있다면 제거될수 있다. 적분제어에서의 어떤 순간의 제어신호, 즉 제어시스템의 출력신호는 그 순간까지의 오차제어동작신호 곡선 아래의 면적이 된다. 그러나, 적분제어동작이 오프셋이나 정상상태오차를 없애주기는 하지만, 매우 느리게 진폭이 감소하는 진동응답이 되거나, 심지어는 진폭이 증가하는 진동응답을 일으킬 수도 있다.

미분제어동작은 어떤 의미의 예견특성이 있으나, 이 미분제어동작이 아직 일어나지 않은 어떠한 동작을 예견할 수 있다는 의미는 아니다. 이와 같은 미분제어동작이 예견할 수 있는 유리한 점을 가진 반면에 오차신호를 증폭시켜 제어시스템에 포화효과를 야기시킬지도 모르는 불리한 점도 동시에 가지고 있다.

서보모터는 이와 같은 제어동작값들을 정하고 제어시스템을 운영하여야 하는데, 보통 서보모터 공급자가 제어동작값들을 초기에 인스톨할 때 일정한 값으로 설정한 후에 계속하여 그대로 사용하게 된다.

그러나, 서보모터의 제어환경이 변하게 되었을 경우에는 이와 같은 제어동작값을 변경하여 사용할 필요가 있다.

이 경우에는 서보모터의 공급자에 의뢰할 수도 있지만, 작업환경이 수시로 변화할 때 계속적으로 의뢰할 수만은 없는 것이다.

또한, 서보모터의 사양 및 제반 실험을 통하여 수식들을 이용하여 제어동작값들을 정하여 사용할 수도 있으나, 산업 현장의 작업자가 이용하기에는 적용이 어렵다는 현실적인 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 산업 현장의 작업자들이 용이하게 이용할 수 있도록 서보모터의 비례, 적분, 미분제어동작값들을 구하도록 한 서보모터의 근사최적 비례-적분-미분제어동작값 설정방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 서보모터의 근사최적 비례-적분-미분제어동작값 설정방법은, 서보모터의 비례-적분-미분제어동작값을 변경 설정함에 있어서, 이미 설정되어 있는 비례제어동작값, 적분제어동작값 및 미분제어동작값을 각각의 현재값으로 하여 그 현재값에서의 입력값과 실제값의 최대차를 구하고, 양의 방향 및 음의 방향으로 이동거리만큼 이동한 후의 다음값에서의 입력값과 실제값의 최대차를 구하여 현재값에서의 입력값과 실제값의 최대차와 다음값에서의 입력값과 실제값의 최대차를 비교하고, 다음값에서의 최대차가 크면 현재값을 그대로 유지하고 상기 이동거리에 축소비율을 곱하여 이동거리로 하여 이동하고, 다음값에서의 최대차가 작으면 다음값을 현재값으로 설정하고 상기 이동거리에 확대비율을 곱하여 이동거리로 하여 이동하는 과정을 최대차의 차이가 아주 작을 때 또는 이동거리가 아주 작을 때까지 반복하여 양의 방향 및 음의 방향으로의 근사최적값을 구한 후, 상기 각각의 근사최적값 중에서 작은 것을 근사최적 동작제어값으로 함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명 서보모터의 근사최적 비례-적분-미분제어동작값 설정방법에 대하여 상세히 설명한다.

우선, 기존의 설정된 비례-적분-미분제어동작값을 시작값으로 설정하고, 1축제어시스템을 구동하여 이 시작값에서의 입력값과 실제값의 최대차를 구한다. 입력값은 제어시스템에 명령한 값이고, 실제값은 엔코더(encoder)를 통하여 실제 모터가 회전한 값이다.

이 시작값을 현재값으로 설정한다.

먼저, 현재값의 비례제어동작값만을 양의 방향으로 다음값으로 이동거리만큼 이동한 후, 1축 제어시스템을 구동하여 그 다음값에서의 입력값과 실제값의 최대차를 구한다. 이동거리는 초기 비례제어동작값의 1/10으로 한다(예를 들면 초기 비례제어동작값이 1이면 0.1로 한다).

다음 상기 다음값에서의 최대차가 현재값에서의 최대차보다 적으면, 다음값을 현재값으로 설정하고, 상기 이동거리에 확대비율을 곱하여 이동거리를 설정하여(예를 들어 확대비율을 5라고 하면 이동거리는 초기의 이동거리 0.1 ×5 = 0.5) 이동하고, 반대로 다음값에서의 최대차가 현재값에서의 최대차보다 크면, 현재값을 그대로 현재값으로 설정하고, 상기 이동거리에 축소비율을 곱하여 이동거리를 설정하여(예를 들어 축소비율이 0.9라고 하면 이동거리는 초기의 이동거리 0.1 ×0.9 = 0.09) 이동한다.

상기 현재값에서의 최대차와 다음값에서의 최대차의 차이가 아주 작을 때(예를 들어 0.00000001) 또는 이동거리가 아주 작게 되면(예를 들어 0.00000001) 비례제어동작값의 양에 대한 방향으로의 탐색을 종료하고, 아닐 경우에는 위의 과정을 계속하여 반복한다.

비례제어동작값의 양에 대한 방향으로의 탐색이 끝나면 음의 방향으로의 탐색을 위의 과정과 동일하게 진행한다.

위에서 구해진 양의 방향으로의 근사최적값과 음의 방향으로의 근사최적값에서의 입력값과 실제값의 최대차가 작은 근사최적값을 시작값에서의 비례제어동작값으로 설정한다.

위에서 비례제어동작값을 구하는 방법과 마찬가지의 방법으로 적분제어동작값과 미분제어동작값에 대해서도 양의 방향의 탐색과 음의 방향의 탐색을 진행하여 근사최적값을 구하여 각각 시작값에서의 적분제어동작값 및 미분제어동작값으로 설정한다.

이와 같은 탐색방법을 사용하여 구한 근사최적 비례-적분-미분제어동작값을 제어동작값으로 설정한 후 제어시스템을 운영하면 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 서보모터의 근사최적 비례-적분-미분제어동작값 설정방법을 사용하면, 산업 현장의 작업자가 작업환경의 변화에 따라 용이하게 제어작동값을 변경설정하여 사용하는 것이 가능하기 때문에 서보모터에 의한 정밀한 제어가 가능해 진다.

Claims (1)

1. 목표로 하는 서보모터의 회전값을 입력값으로 설정하여, 이에 의한 서보모터의 실제 회전값에 해당하는 출력값을 실제값으로 검출하는 제어시스템의 서보모터에 대한 비례-적분-미분제어동작값을 변경 및 설정하는 방법에 있어서, 이미 설정되어 있는 비례제어동작값, 적분제어동작값 및 미분제어동작값을 각각의 현재값으로 하여 그 현재값에서의, 컴퓨터에서 모터에 명령한 값인 입력값과 엔코더를 통해 모터가 실제 회전한 값인 실제값의 최대차를 구하는 단계와;

   상기 컴퓨터에서 양의 방향 및 음의 방향으로의 이동거리만큼 이동한 후의 다음값에서의 입력값과 실제값의 최대차를 구하여 현재값에서의 입력값과 실제값의 최대차와 다음값에서의 입력값과 실제값의 최대차를 비교하는 단계와;

   상기 컴퓨터에서 다음값에서의 최대차가 크면 현재값을 그대로 유지하고 상기 이동거리에 축소비율을 곱하여 이동거리로 하여 이동하는 단계와;

   상기 컴퓨터에서 다음값에서의 최대차가 작으면 다음값을 현재값으로 설정하고 상기 이동거리에 확대비율을 곱하여 이동거리로 하여 이동하는 과정을 최대차의 차이가 아주 작을 때 또는 이동거리가 아주 작을 때까지 반복하여 양의 방향 및 음의 방향으로의 근사최적값을 구하는 단계 및;

   상기 컴퓨터에서 상기 각각의 근사최적값 중에서 작은 것을 서보모터의 근사 최적 동작제어값으로 설정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 서보모터의 근사최적 비례-적분-미분제어동작값 설정방법.