KR100584620B1 - Method and apparatus for auto-tuning a controller of paper feeding system in a printer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝 방법은 개루프 테스트를 수행하여 상기 급지 시스템에 대한 입출력 데이터를 획득하는 데이터 획득 단계; 상기 입출력 데이터를 이용하여 시스템을 식별하여 시스템 모델을 유도하는 시스템 모델 유도 단계; 유도된 시스템 모델을 이용하여 제어기의 게인을 계산하여 급지 시스템의 속도를 제어하는 속도 제어 단계; 및 상기 시스템 모델 유도 단계에서 추정된 시스템 모델 파라미터를 이용하여 외란 관측기 모델을 형성하는 관측기 모델 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 프린터 급지 시스템의 저속 구동시 외란을 관측하여 보상하기 위한 외란 관측기 모델을 형성함으로써, 이 외란 관측기를 이용하여 저주파 외란 성분을 제거하여 저속 제어 성능을 향상시킬 수 있다. The present invention provides a method and apparatus for automatic controller tuning of a printer paper feed system. A controller automatic tuning method of a printer paper feed system according to the present invention includes: a data acquisition step of performing an open loop test to obtain input / output data for the paper feed system; A system model derivation step of deriving a system model by identifying a system using the input / output data; A speed control step of controlling the speed of the paper feed system by calculating gain of the controller using the derived system model; And an observer model forming step of forming a disturbance observer model by using the system model parameter estimated in the system model derivation step. According to the present invention, by forming a disturbance observer model for observing and compensating for the disturbance during low speed driving of the printer paper feed system, the low frequency disturbance component can be removed using the disturbance observer to improve the low speed control performance.

Description

프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝 방법 및 장치{Method and apparatus for auto-tuning a controller of paper feeding system in a printer}Method and apparatus for auto-tuning a controller of a printer feeding system {method and apparatus for auto-tuning a controller of paper feeding system in a printer}

도 1은 본 발명이 적용되는 PID 제어기를 이용한 프린터 서보 시스템의 구성을 나타내는 블록도. 1 is a block diagram showing the configuration of a printer servo system using a PID controller to which the present invention is applied.

도 2는 본 발명에 따른 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝부의 구성을 상세히 나타내는 블록도. Figure 2 is a block diagram showing in detail the configuration of the controller automatic tuning unit of the printer paper feed system according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝 방법을 상세하게 나타내는 흐름도. 3 is a flowchart showing in detail a controller automatic tuning method of a printer paper feed system according to the present invention.

본 발명은 프린터 급지 시스템에 관한 것으로서, 특히 프린터 급지 시스템의 저속 구동시 외란을 관측하여 보상하기 위한 외란 관측기 모델을 형성하는 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a printer paper feed system, and more particularly, to a method and apparatus for automatic controller tuning of a printer paper feed system for forming a disturbance observer model for observing and correcting a disturbance during low speed driving of a printer paper feed system.

직류 모터(DC motor)를 동력원으로 하는 프린터 급지(paper feeding) 시스템에서 PID 제어기가 널리 사용되고 있다. PID 제어기는 비례 제어기(proportional controller), 적분 제어기(integral controller), 및 미분 제어기(derivative)를 포함한다. 또한, 비례 제어기와 적분 제어기를 포함하는 PI 제어기도 널리 사용된다.PID controllers are widely used in paper feeding systems using a DC motor as a power source. The PID controller includes a proportional controller, an integral controller, and a derivative controller. In addition, a PI controller including a proportional controller and an integral controller is also widely used.

프린터 서보(servo) 시스템은 부하 마찰, 토크 리플(torque ripple), 기구 진동에 의한 리플, 드리프트 오프셋(drift offset) 등과 같은 다양한 종류의 외란(disturbance)이 존재한다. 이러한 외란은 저속 정밀구동을 필요로 하는 시스템에서는 제어성능을 저하시키는 주요한 원인이 된다. 그러나 종래의 PID 제어기만으로는 저주파의 외란을 보상하기가 어렵다. Printer servo systems have various kinds of disturbances such as load friction, torque ripple, ripple due to mechanical vibration, drift offset, and the like. This disturbance is a major cause of deterioration of control performance in systems requiring low speed precision driving. However, it is difficult to compensate for low frequency disturbance with the conventional PID controller alone.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 프린터 급지 시스템의 저속 구동시 외란을 관측하여 보상하기 위한 외란 관측기 모델을 형성하는 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝 방법 및 장치를 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for automatic controller tuning of a printer feeding system that forms a disturbance observer model for observing and compensating for disturbance during low speed driving of a printer feeding system.

상기 기술적 과제를 이루기 위한, 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝 방법은 개루프 테스트를 수행하여 상기 급지 시스템에 대한 입출력 데이터를 획득하는 데이터 획득 단계; 상기 입출력 데이터를 이용하여 시스템을 식별하여 시스템 모델을 유도하는 시스템 모델 유도 단계; 유도된 시스템 모델을 이용하여 제어기의 게인을 계산하여 급지 시스템의 속도를 제어하는 속도 제어 단계; 및 상기 시스템 모델 유도 단계에서 추정된 시스템 모델 파라미터를 이용하여 외란 관측기 모델을 형성하는 관측기 모델 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 데이터 획득 단계는, 출력 속도의 부호를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 테스트 신호를 입 력하여 부하 마찰의 영향을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 시스템 모델 유도 단계는 최소 제곱 방법(Least Square Method)을 이용하여 시스템 모델을 유도하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 속도 제어 단계는 유도된 시스템 모델을 이용하여 극점 배치(pole placement) 방법에 의해 제어기의 게인을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. In order to accomplish the above technical problem, a controller automatic tuning method of a printer paper feed system includes: a data obtaining step of performing open-loop test to obtain input / output data for the paper feed system; A system model derivation step of deriving a system model by identifying a system using the input / output data; A speed control step of controlling the speed of the paper feed system by calculating gain of the controller using the derived system model; And an observer model forming step of forming a disturbance observer model by using the system model parameter estimated in the system model derivation step. The data acquiring step may include inputting a test signal to maintain a constant sign of the output speed to remove the influence of load friction. The deriving a system model may include deriving a system model using a least square method. The speed control step may include calculating a gain of the controller by a pole placement method using the derived system model.

상기 기술적 과제를 이루기 위한, 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝 장치는 개루프 테스트를 수행하여 상기 급지 시스템에 대한 입출력 데이터를 획득하는 데이터 획득부; 상기 획득된 데이터를 이용하여 시스템을 식별하여 시스템 모델을 유도하는 시스템 모델 유도부; 상기 시스템 모델 유도부에 의해 유도된 시스템 모델을 이용하여 제어기의 게인을 계산하여 급지 시스템의 속도를 제어하는 게인 계산부; 및 상기 시스템 모델 유도부에서 추정된 시스템 모델 파라미터를 이용하여 외란 관측기 모델을 형성하는 관측기 모델 형성부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to accomplish the above technical problem, a controller automatic tuning device for a printer paper feed system includes: a data acquisition unit configured to obtain an input / output data for the paper feed system by performing an open loop test; A system model derivation unit for deriving a system model by identifying a system using the obtained data; A gain calculator configured to control the speed of the paper feed system by calculating a gain of the controller using a system model derived by the system model guider; And an observer model forming unit forming a disturbance observer model by using the system model parameter estimated by the system model deriving unit.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 급지 시스템의 자동 튜닝 방법 및 장치의 바람직한 일 실시예를 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the automatic tuning method and apparatus of the paper feeding system according to the present invention.

도 1은 본 발명이 적용되는 PID 제어기를 이용한 프린터 서보 시스템의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 프린터 서보 시스템(100)은 제어신호 발생부(110), PID 제어부(120), 서보 시스템(130), 센서(140), 자동 튜닝부(150) 및 외란 관측부(160)를 포함하여 이루어진다. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a printer servo system using a PID controller to which the present invention is applied. The printer servo system 100 includes a control signal generator 110, a PID controller 120, and a servo system 130. , Sensor 140, automatic tuning unit 150, and disturbance observation unit 160.

제어신호 발생부(110)는 제어대상인 서보 시스템(130)의 모션 플랜(motion plan)을 위한 제어신호를 발생시킨다. The control signal generator 110 generates a control signal for a motion plan of the servo system 130 to be controlled.

PID 제어부(120)는 제어신호와 출력신호의 차이로부터 서보 시스템(130)의 제어입력을 계산한다. The PID controller 120 calculates a control input of the servo system 130 from the difference between the control signal and the output signal.

자동 튜닝부(150)는 제어신호와 센서(160)에 의해 센싱된 출력신호를 비교하여 PID 제어부(120)의 게인을 조절하고 관측기 모델을 형성한다. The automatic tuning unit 150 compares the control signal with the output signal sensed by the sensor 160 to adjust the gain of the PID control unit 120 and form an observer model.

외란 관측부(160)는 서보시스템(130)에 존재하는 외란을 관측하는 역할을 한다. 추정된 외란은 입력을 통하여 보상한다. The disturbance observing unit 160 serves to observe the disturbance existing in the servo system 130. The estimated disturbance is compensated through the input.

도 2는 본 발명에 따른 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝부의 구성을 상세히 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing in detail the configuration of the automatic controller controller of the printer paper feeding system according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 직류 모터를 이용하는 프린터 급지 시스템에서 제어기를 자동으로 튜닝하는 급지 제어기 자동 튜닝부(150)는 데이터 획득부(210), 전처리 필터(220), 시스템 모델 유도부(230), 게인 계산부(240) 및 관측기 모델 형성부(250)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the feed controller automatic tuning unit 150 that automatically tunes the controller in the printer feed system using the DC motor includes a data acquisition unit 210, a preprocessing filter 220, and a system model induction unit 230. , A gain calculator 240, and an observer model forming unit 250.

데이터 획득부(210)는 개루프 테스트(open loop test)를 수행하여 상기 급지 시스템에 대한 입출력 데이터를 획득한다. 또한, 데이터 획득부(210)는 부하 마찰의 영향을 제거하기 위하여 출력 속도의 부호를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 테스트 신호를 설계함으로써 입출력 데이터를 획득할 수 있다.The data acquisition unit 210 performs an open loop test to obtain input / output data for the paper feeding system. In addition, the data acquirer 210 may acquire input / output data by designing a test signal that maintains a constant sign of the output speed in order to remove the influence of load friction.

전처리 필터(220)는 데이터 획득부(210)로부터 획득된 입출력 데이터로부터 드리프트 오프셋을 제거할 수 있다. 특히, 전처리 필터(220)는 곡선 근사(curve fitting) 방법을 이용하여 드리프트 오프셋을 제거한다. 또한, 전처리 필터(220) 는 토크 리플 및 기구 진동에 의한 리플을 제거하기 위한 저역 통과 필터를 포함한다.The preprocessing filter 220 may remove the drift offset from the input / output data obtained from the data acquisition unit 210. In particular, the pretreatment filter 220 removes the drift offset using a curve fitting method. The pretreatment filter 220 also includes a low pass filter for removing ripple due to torque ripple and instrument vibration.

시스템 모델 유도부(230)는 전처리 필터(220)에 의해 필터링된 데이터를 이용하여 시스템을 식별하여 시스템 모델을 유도할 수 있다. 특히, 시스템 모델 유도부(230)는 최소 제곱 방법(Least Square Method)을 이용하여 시스템 모델을 유도한다.The system model derivation unit 230 may identify a system using the data filtered by the preprocessing filter 220 to derive a system model. In particular, the system model derivation unit 230 derives a system model using a least square method.

게인 계산부(240)는 시스템 모델 유도부(230)에 의해 유도된 시스템 모델을 이용하여 제어기의 게인을 계산하여 급지 시스템의 속도를 제어할 수 있다. 특히, 게인 계산부(240)는 유도된 시스템 모델을 이용하여 극점 배치(pole placement) 방법에 의해 제어기의 게인(gain)을 계산한다.The gain calculator 240 may control the speed of the paper feeding system by calculating the gain of the controller using the system model derived by the system model deriving unit 230. In particular, the gain calculator 240 calculates a gain of the controller by a pole placement method using the derived system model.

관측기 모델 형성부(250)는 시스템 모델 유도부(230)에 의해 추정된 시스템 모델 파라미터 K 및 T를 이용하여 외란 관측기 모델을 형성한다. The observer model forming unit 250 forms a disturbance observer model using the system model parameters K and T estimated by the system model deriving unit 230.

일반적으로, DC 모터를 채택한 프린터의 급지(paper feeding) 서보(servo) 시스템의 속도 출력은 다음과 같이 1차 시스템으로 근사화할 수 있다.In general, the speed output of a paper feeding servo system of a printer employing a DC motor can be approximated to a primary system as follows.

Figure 112005004233719-pat00001
Figure 112005004233719-pat00001

여기서, Y(s)는 속도(velocity)이고, U(s)는 시스템 입력(system input)이며, d(s)는 외란(disturbance)이고, K는 시스템 DC 게인(system DC gain)이며, T는 시정수(time constant)이다.Where Y (s) is velocity, U (s) is system input, d (s) is disturbance, K is system DC gain, and T is Is a time constant.

프린터 서보 시스템의 외란은 실험적인 관찰을 통하여 부하 마찰, 토크 리플, 기구 진동에 의한 리플, 드리프트 오프셋으로 모델링할 수 있다. 이러한 외란은 종래의 최소 제곱 방법(Least Square Method)에서 가정한 외란 모델로 표현하기가 어렵다. 본 발명에서는 외란 관측기를 이용하여 시스템에 존재하는 저주파 외란을 추정한 후 이를 제어기를 통하여 보상하고자 하는 것이다. Disturbance of the printer servo system can be modeled by experimental observations such as load friction, torque ripple, mechanical vibration, and drift offset. Such disturbance is difficult to express with the disturbance model assumed in the conventional least square method. In the present invention, after estimating the low frequency disturbance existing in the system using the disturbance observer, it is intended to compensate for this through the controller.

외란 관측기를 설계하기 위하여 시스템 모델 파라미터를 알아야 한다. 이는, 전처리 과정을 거친 후 최소 제곱 방법을 이용하여 시스템 모델 파라미터를 구한다. To design the disturbance observer, system model parameters must be known. After the preprocessing, the system model parameters are obtained using the least square method.

본 발명은 수학식 1에서와 같이 실제 시스템에 존재하는 외란에도 불구하고 파라미터(K, T)를 정확하게 추정할 수 있다. 즉, 파라미터(K, T)를 추정하기 위하여, 외란을 제거하기 위한 전처리 필터를 설계할 필요가 있다.The present invention can accurately estimate the parameters (K, T) in spite of the disturbance existing in the actual system as in Equation (1). In other words, in order to estimate the parameters K and T, it is necessary to design a preprocessing filter for removing disturbance.

우선, 부하 마찰의 영향은 출력 속도의 부호를 일정하게 유지하도록 테스트 신호를 설계함으로써 제거할 수 있다.First, the effects of load friction can be eliminated by designing the test signal to keep the sign of the output speed constant.

또한, 토크 및 기구진동에 의한 리플은 저역 통과 필터를 이용하여 제거할 수 있다. 저역 통과 필터는 일반적인 유한 임펄스 응답(FIR; Finite Impulse Response) 디지털 필터로서 구현할 수 있다. 차단 주파수는 테스트 신호의 주파수 보다는 크고 출력 리플 및 노이즈의 주파수보다는 작게 설계한다.In addition, ripple due to torque and instrument vibration can be eliminated by using a low pass filter. The low pass filter can be implemented as a general finite impulse response (FIR) digital filter. The cutoff frequency is designed to be greater than the frequency of the test signal and less than the frequency of the output ripple and noise.

한편, 드리프트 오프셋(Drift Offset)을 제거하기 위한 필터를 설계하기 위하여, 신호를 1차 함수로 곡선 근사(Curve Fitting)하면 1차 함수가 바로 드리프트 오프셋을 나타낸다. 따라서, 원래 신호에서 1차 함수값을 상쇄함으로써 드리프트 오프셋을 제거할 수 있다. 드리프트 오프셋을 구하는 상세 알고리즘은 다음과 같다.On the other hand, in order to design a filter for removing a drift offset, when curve fitting is performed on a signal as a linear function, the linear function immediately represents the drift offset. Therefore, the drift offset can be eliminated by canceling the first order function value in the original signal. The detailed algorithm for obtaining the drift offset is as follows.

Figure 112005004233719-pat00002
Figure 112005004233719-pat00002

여기서, x는 시간을 나타내고 y는 속도 출력을 나타낸다. N은 측정한 데이터의 개수를 나타내고, Ts는 샘플링 간격을 나타낸다. 우선 다음과 같이 x, y의 평균을 구한다.Where x represents time and y represents velocity output. N represents the number of measured data, and Ts represents the sampling interval. First, find the average of x and y as follows.

Figure 112005004233719-pat00003
Figure 112005004233719-pat00003

1차 함수의 기울기를 A라 하고, y절편을 B라 하면, 수학식 4에 의해 A, B를 계산할 수 있다.If the slope of the linear function is A and the y-intercept is B, A and B can be calculated by Equation 4.

Figure 112005004233719-pat00004
Figure 112005004233719-pat00004

여기서, T는 행렬의 변환(transformation)을 나타낸다.Where T represents the transformation of the matrix.

드리프트 필터의 최종 필터 출력은 수학식 5와 같다.The final filter output of the drift filter is expressed by Equation 5.

Figure 112005004233719-pat00005
Figure 112005004233719-pat00005

이제, 시스템 모델 파라미터(K, T)를 추정하기 위하여 필터링된 신호에 최소 제곱 방법을 적용한다.Now, a least square method is applied to the filtered signal to estimate the system model parameters (K, T).

최소 제곱 방법은 이산 시간 모델을 기반으로 한다. 따라서 수학식 1을 이산 시간 모델로 변환하면 수학식 6과 같다.Least squares method is based on a discrete time model. Therefore, when Equation 1 is converted into a discrete time model, Equation 6 is obtained.

Figure 112005004233719-pat00006
Figure 112005004233719-pat00006

수학식 6을 벡터 형태로 변형하면 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.If Equation 6 is transformed into a vector form, it can be expressed as Equation 7.

Figure 112005004233719-pat00007
Figure 112005004233719-pat00007

여기서, φ(k-1) 및 θ는 다음 수학식 8과 같다. Here, φ (k-1) and θ are as follows.

Figure 112005004233719-pat00008
Figure 112005004233719-pat00008

수학식 6에서 외란(d(k-1))은 본 발명에 따른 전처리 필터를 통하여 제거되므로 여기서는 고려하지 않는다. 데이터의 개수가 N개인 경우, 수학식 7로부터 수학식 9를 얻을 수 있다.In Equation 6, the disturbance d (k-1) is eliminated through the preprocessing filter according to the present invention, and thus it is not considered here. When the number of data is N, equation (9) can be obtained from equation (7).

Figure 112005004233719-pat00009
Figure 112005004233719-pat00009

여기서, Y, Φ는 측정가능한 변수이고, θ는 추정할 파라미터이므로 최소 제곱 방법에 의하여 θ는 수학식 10과 같이 계산된다.Here, Y and Φ are measurable variables, and θ is a parameter to be estimated, so θ is calculated by Equation 10 by the least square method.

Figure 112005004233719-pat00010
Figure 112005004233719-pat00010

여기서 Φ, Y는 수학식 11과 같다.Where Φ and Y are as shown in Equation (11).

Figure 112005004233719-pat00011
Figure 112005004233719-pat00011

상술된 바와 같이, 최소 제곱 방법을 이용하여 시스템 모델 파라미터(K, T)를 추정할 수 있다.As described above, the least squares method can be used to estimate the system model parameters (K, T).

도 3은 본 발명에 따른 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝 방법을 상세하게 나타내는 흐름도이다. 3 is a flowchart showing in detail a controller automatic tuning method of a printer paper feed system according to the present invention.

우선, 샘플링 주기(Ts) 및 테스트 신호의 주파수(ω)를 초기화한다(단계 S300). First, the sampling period Ts and the frequency? Of the test signal are initialized (step S300).

그 다음, 출력 속도가 항상 0보다 크도록 테스트 입력 신호 Vin의 파라미터(A, Aoffset)를 설계한다(단계 S310). 이 때, 테스트 입력 신호 Vin은 수학식 12 와 같다.Next, the parameters A and Aoffset of the test input signal Vin are designed such that the output speed is always greater than zero (step S310). At this time, the test input signal Vin is expressed by Equation 12.

Figure 112005004233719-pat00012
Figure 112005004233719-pat00012

테스트 입력 신호(Vin)를 시스템에 인가하고(단계 S320), 개루프 테스트를 수행하여 샘플링 주기(Ts)마다 입출력 데이터를 측정한 후 저장한다(단계 S330). 측정된 입출력 신호에서 저역통과 필터를 이용하여 고주파 노이즈를 제거하고(단계 S340), 드리프트 필터를 이용하여 입출력 신호에서 드리프트 오프셋을 제거한다(단계 S350).The test input signal Vin is applied to the system (step S320), and an open loop test is performed to measure and store input / output data for each sampling period Ts (step S330). The high frequency noise is removed from the measured input / output signal using a low pass filter (step S340), and the drift offset is removed from the input / output signal using a drift filter (step S350).

필터링된 신호에 상술된 바와 같은 최소 제곱 방법을 적용하여 시스템 모델 파라미터(K, T)를 추정한다(단계 S360). The system model parameters (K, T) are estimated by applying the least square method as described above to the filtered signal (step S360).

유도된 시스템 모델을 이용하여 극 배치(Pole Placement) 방법에 의해 PI 제어기의 게인(Kp, Ki)를 계산한다(단계 S370). PI 제어기의 게인을 계산하기 위한 극점 배치 방법은 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다. The gain (Kp, Ki) of the PI controller is calculated by using a pole placement method using the derived system model (step S370). Since the pole arrangement method for calculating the gain of the PI controller is known, a detailed description thereof will be omitted.

극점 배치 방법에 있어서 PI 제어기의 게인을 계산하기 위하여 수학식 13이 이용될 수 있다.Equation 13 may be used to calculate the gain of the PI controller in the pole arrangement method.

Figure 112005004233719-pat00013
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수학식 13을 이용하여 수학식 14로부터 제어기의 게인(Kp, Ki)을 계산할 수 있다.Equation 13 may be used to calculate gains Kp and Ki of the controller from Equation 14.

Figure 112005004233719-pat00014
Figure 112005004233719-pat00014

상술된 바와 같은 방법으로 시스템을 식별하고 PID 제어기의 게인을 계산하여 급지 시스템에 적용하여 속도 제어를 수행할 수 있다.In the manner as described above, the system can be identified and the gain of the PID controller can be calculated and applied to the paper feeding system to perform speed control.

다음, 시스템 모델 파라미터 K 및 T를 이용하여 외란 관측기를 설계한다(S370 단계). Next, the disturbance observer is designed using the system model parameters K and T (step S370).

외란 관측기의 형태는 다음 수학식 15와 같다. The shape of the disturbance observer is shown in Equation 15 below.

Figure 112005004233719-pat00015
Figure 112005004233719-pat00015

여기서, λ는 저역통과필터의 시정수를 의미한다. 제어시스템의 대역폭보다 큰 차단주파수를 갖도록 설계한다. 따라서 다음 수학식 16이 성립함을 쉽게 증명할 수 있다. Is the time constant of the low pass filter. Designed to have a cutoff frequency greater than the bandwidth of the control system. Therefore, it can be easily proved that Equation 16 holds.

Figure 112005004233719-pat00016
Figure 112005004233719-pat00016

따라서, 수학식 15는 서보시스템에 존재하는 외란을 관측하는 역할을 한다. 추정된 외란은 입력을 통하여 보상한다. 따라서, 저속 구동시 존재하는 저주파 속도 리플을 제거할 수 있다. Therefore, Equation 15 serves to observe the disturbance existing in the servo system. The estimated disturbance is compensated through the input. Therefore, it is possible to eliminate the low frequency speed ripple existing in the low speed driving.

본 발명에 따르면, 프린터 급지 시스템의 저속 구동시 외란을 관측하여 보상하기 위한 외란 관측기 모델을 형성함으로써, 이 외란 관측기를 이용하여 저주파 외란 성분을 제거하여 저속 제어 성능을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, by forming a disturbance observer model for observing and compensating for the disturbance during low speed driving of the printer paper feed system, the low frequency disturbance component can be removed using the disturbance observer to improve the low speed control performance.

Claims (5)

개루프 테스트를 수행하여 상기 급지 시스템에 대한 입출력 데이터를 획득하는 데이터 획득 단계;A data acquisition step of performing input and loop test to obtain input and output data for the paper feeding system; 상기 입출력 데이터를 이용하여 시스템을 식별하여 시스템 모델을 유도하는 시스템 모델 유도 단계; A system model derivation step of deriving a system model by identifying a system using the input / output data; 유도된 시스템 모델을 이용하여 제어기의 게인을 계산하여 급지 시스템의 속도를 제어하는 속도 제어 단계; 및 A speed control step of controlling the speed of the paper feed system by calculating gain of the controller using the derived system model; And 상기 시스템 모델 유도 단계에서 추정된 시스템 모델 파라미터를 이용하여 외란 관측기 모델을 형성하는 관측기 모델 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝 방법.And an observer model forming step of forming a disturbance observer model using the system model parameter estimated in the system model derivation step. 제1항에 있어서, 상기 데이터 획득 단계는The method of claim 1, wherein the data acquisition step 출력 속도의 부호를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 테스트 신호를 입력하 여 부하 마찰의 영향을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝 방법.And a step of eliminating the influence of load friction by inputting a test signal to maintain a constant sign of the output speed. 제1항에 있어서, 상기 시스템 모델 유도 단계는 The method of claim 1, wherein deriving the system model 최소 제곱 방법(Least Square Method)을 이용하여 시스템 모델을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝 방법.A method for automatically tuning a controller of a printer paper feed system comprising the step of deriving a system model using a Least Square Method. 제1항에 있어서, 상기 속도 제어 단계는The method of claim 1, wherein the speed control step 유도된 시스템 모델을 이용하여 극점 배치(pole placement) 방법에 의해 제어기의 게인을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝 방법.Calculating the gain of the controller by a pole placement method using the derived system model. 개루프 테스트를 수행하여 상기 급지 시스템에 대한 입출력 데이터를 획득하는 데이터 획득부;A data obtaining unit which performs an open loop test to obtain input / output data for the paper feeding system; 상기 획득된 데이터를 이용하여 시스템을 식별하여 시스템 모델을 유도하는 시스템 모델 유도부; A system model derivation unit for deriving a system model by identifying a system using the obtained data; 상기 시스템 모델 유도부에 의해 유도된 시스템 모델을 이용하여 제어기의 게인을 계산하여 급지 시스템의 속도를 제어하는 게인 계산부; 및  A gain calculator configured to control the speed of the paper feed system by calculating a gain of the controller using a system model derived by the system model guider; And 상기 시스템 모델 유도부에서 추정된 시스템 모델 파라미터를 이용하여 외란 관측기 모델을 형성하는 관측기 모델 형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터 급지 시스템의 제어기 자동 튜닝 장치.And an observer model forming unit for forming a disturbance observer model using the system model parameters estimated by the system model deriving unit.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05284768A (en) * 1992-03-31 1993-10-29 Canon Inc Learning servo motor controller
US6650077B1 (en) 2001-06-27 2003-11-18 Lexmark International, Inc. Method for controlling printer paper feed
JP2004129400A (en) 2002-10-03 2004-04-22 Seiko Epson Corp Printing device having dc motor
US6729712B2 (en) 2001-05-17 2004-05-04 Canon Kabushiki Kaisha Printing apparatus and printing control method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05284768A (en) * 1992-03-31 1993-10-29 Canon Inc Learning servo motor controller
US6729712B2 (en) 2001-05-17 2004-05-04 Canon Kabushiki Kaisha Printing apparatus and printing control method
US6650077B1 (en) 2001-06-27 2003-11-18 Lexmark International, Inc. Method for controlling printer paper feed
JP2004129400A (en) 2002-10-03 2004-04-22 Seiko Epson Corp Printing device having dc motor

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