KR100976177B1 - 피드백 제어계의 설계 방법, 설계 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체, 및 설계 지원 장치 - Google Patents

피드백 제어계의 설계 방법, 설계 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체, 및 설계 지원 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 효율적으로 안정되고 로버스트(robust)한 현실의 시스템을 설계하는 것을 과제로 한다.
제어계의 공진 모드를 보상하는 노치 필터 및 공진 모드를 합성한 전역 통과 필터(all-pass filter)가 모델화되고(스텝 S105), 전역 통과 필터를 포함하는 설계용 제어 대상이 결정된다(스텝 S106). 그리고, 제어기에 포함되는 가중 함수(weighting function)가 도출된 후(스텝 S111), 설계자가 설정한 목표 게인(gain) 교차 주파수 및 위상 여유가 사용되어, 가중 함수의 게인이 조정된다(스텝 S112). 그 후, 위상 선도 가중치(phase lead wieght)에 포함되는 위상 변수가 결정되어, 가중 함수가 확정된다(스텝 S113). 이와 같이 하여 확정된 가중 함수 및 설계용 제어 대상에 대하여 H∞ 루프 정형법(整形法)이 적용되고(스텝 S114), H∞ 제어기가 도출된다(스텝 S115).
공진 모드, 강체 모드, 전역 통과 필터, 가중 함수

Description

피드백 제어계의 설계 방법, 설계 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체, 및 설계 지원 장치{DESIGN METHOD, DESIGN SUPPORT APPARATUS, AND COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM RECORDING DESIGN PROGRAM FOR FEEDBACK CONTROL SYSTEM}
본 발명은 제어 대상이 당해 제어 대상으로부터의 출력의 피드백을 이용하여 제어되는 피드백 제어계의 설계 방법, 설계 프로그램, 및 설계 지원 장치에 관한 것으로서, 특히, 효율적으로 안정되고 로버스트(robust)한 현실의 시스템을 설계할 수 있는 피드백 제어계의 설계 방법, 설계 프로그램, 및 설계 지원 장치에 관한 것이다.
종래, 제어 대상과 제어 대상을 제어하는 제어 장치로 구성되는 피드백 제어계의 설계에서는, 고전 제어 이론이 사용되는 경우가 있다. 고전 제어 이론을 사용한 설계는 직감적으로 이해하기 쉬운 반면, 게인(gain)과 위상을 독립적으로 설계할 수 없기 때문에, 필연적으로 시행 착오하면서 설계할 필요가 생긴다는 결점이 있다.
그래서, 예를 들어, 비특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 보다 계통적인 설계 이론인 H∞ 제어 이론에 의거하는 설계법이 제안되고 있다. 이 설계법에 의하면, 클로즈 루프 제어계의 안정성이나 로버스트성을 보증하는 제어기의 설계가 가능해지고, 외란(外亂)을 고려한 최적의 제어기를 설계할 수 있다. 그러나, 표준적인 H∞ 제어 설계에서는, 가중 함수의 설정이 곤란하고, 경험을 쌓은 설계자가 아니면 실제의 제어기의 설계는 어렵다. 구체적으로는, 고전 제어 이론에서의 직감적인 설계 지표와 H∞ 제어 이론에서의 파라미터를 상호 관련시키기가 곤란한 경우나, H∞ 제어 이론에서의 가중 함수의 미소 변경이 제어기의 설계 결과에 어떻게 반영되는 것인지가 반드시 명확하지는 않은 경우 등으로 인해, H∞ 제어 이론에 의한 제어기의 설계는 현장에서 실현하기 어려운 것으로 되어 있다.
이러한 H∞ 제어 이론에서의 가중 함수의 설정에 따른 곤란을 해소하는 수법으로서는, 예를 들어 비특허문헌 2, 3 등에서 제안되고 있는 H∞ 루프 정형법(整形法)이 있다. H∞ 루프 정형법은 오픈 루프 제어계를 가중 함수에 의해 주파수 정형하고, 정형된 제어계에 대하여 H∞ 제어 이론을 적용하는 것이다. H∞ 루프 정형법에서는, 오픈 루프 제어계의 주파수 정형이 행해지기 때문에, 고전 제어 이론에 의한 설계와의 친화성이 높고, 예를 들어 위상 여유 등의 고전 제어 이론의 설계 지표와의 관련이 명확하다. 따라서, 현장의 설계자가 용이하게 설계 시의 튜닝(tuning)을 행할 수 있다.
[비특허문헌 1] “State-Space Solutions to Standard H2 and H∞ Control Problems”, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 34, No. 8, 1989
[비특허문헌 2] “A Loop Shaping Design Procedure Using H∞ Synthesis”, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 37, No. 6, 1992
[비특허문헌 3] “Finite Frequency Phase Property Versus Achievable Control Performance in H∞ Loop Shaping Design”, SICE-ICCAS International Joint Conference, 2006
그러나, 상기한 H∞ 루프 정형법을 이용해도, 복잡한 현실의 시스템에 대해서는, 반드시 H∞ 제어 이론을 적용한 설계를 용이하게 할 수 있다고는 한정할 수 없다는 문제가 있다. 즉, 예를 들어, 제어 대상 모델의 고주파수 영역에 협대역의 피크(이하 「공진 모드」라고 함)가 존재할 경우에는, 게인 교차 주파수 여유나 위상 여유 등의 고전 제어 이론의 설계 지표와 H∞ 제어 이론의 파라미터와의 상호관계가 이론값으로부터 괴리되거나, 설계된 제어기가 비(非)최소 위상으로 되는 등의 문제가 생기는 경우가 있다.
이러한 경우, 일부의 주파수 대역을 급격하게 감쇠시키는 노치(notch) 필터를 가중 함수로서 더하는 방법이나 제어 대상 모델에 포함시키는 방법에 의해, 공진 모드를 보상하여 H∞ 루프 정형법을 적용하는 것을 생각할 수 있다. 그런데, 이러한 방법에서는, 최종적으로 설계된 제어기에 의해 노치 필터에 의한 필터링이 일부 부정되고, 원하는 필터링 특성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 또한, 노치 필터의 도입에 의해, 설계되는 제어기가 필요 이상으로 고차원으로 되게 된다.
또한, H∞ 루프 정형법에서 고전 제어 이론의 설계 지표와의 관련이 명확한 것은 안정된 2차계나 한정된 클래스(class)의 3차계 등의 경우뿐이고, 현실의 시스템에 대해서는 반드시 명확하지는 않다. 그리고, 예를 들어 위상 여유 등의 직감적인 설계 지표와의 관련이 명확하지 않기 때문에, H∞ 루프 정형법을 이용한 설계·실장 후에 제어기를 수동으로 수정·조정하는 것은 곤란하다.
한편, 현실의 시스템에서의 제어 루프 내에 존재하는 협(狹)대역 외란의 제거도 용이하지 않다. 통상, 협대역 외란을 제거하기 위해서는 공진 필터가 사용되지만, 고전 제어 이론에 의해 원하는 효과를 실현하기 위해서는, 위상 조건이나 대역에 의해 공진 필터의 특성을 변경하는 동시에, 안정성을 고려할 필요가 있다. 또한, 표준적인 H∞ 제어 이론을 적용할 경우에는, 외란을 가중 함수에 포함시켜 설계하는 것이 가능하지만, 상술한 바와 같이 H∞ 제어 이론에서의 가중 함수의 설정에는 곤란이 따르기 때문에, 원하는 제어기 특성을 도출하기 위해서는 많은 시행 착오가 필요해진다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 효율적으로 안정되고 로버스트한 현실의 시스템을 설계할 수 있는 피드백 제어계의 설계 방법, 설계 프로그램, 및 설계 지원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 제어 대상이 당해 제어 대상으로부터의 출력의 피드백을 이용하여 제어되는 피드백 제어계의 설계 방법으로서, 상기 제어 대상을 포함하는 설계용 제어 대상과 설계용 제어 대상을 제어하여 가중 함수를 포함하는 제어기를 모델화하는 모델화 공정과, 상기 모델화 공정에서 모델화되는 제어기에 포함되는 가중 함수를 도출하는 도출 공정과, 상기 도출 공정에서 도출된 가중 함수를 목표 게인(gain) 교차 주파수 또는 목표 안정 여유를 사용하여 확정하는 확정 공정과, 상기 확정 공정에서 확정된 가중 함수와 상기 모델화 공정에서 모델화된 설계용 제어 대상에 대하여 H∞ 제어 이론을 적용하여 최적 제어기 를 설계하는 설계 공정을 갖도록 했다.
이 방법에 의하면, 게인 교차 주파수 또는 위상 여유 등 고전 제어 이론에서의 직감적인 설계 목표를 사용하여 가중 함수를 설정할 수 있는 동시에, H∞ 제어 이론에 의한 시스테매틱(systematic)한 설계가 가능해지고, 효율적으로 안정되고 로버스트한 현실의 시스템을 설계할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 있어서, 상기 모델화 공정은, 상기 제어 대상을 공진 모드 및 강체(剛體) 모드로 분리하는 분리 공정과, 상기 분리 공정에서 얻어진 공진 모드와 이 공진 모드를 보상하는 필터를 대체하는 전역 통과 필터를 모델화하는 전역 통과 필터 모델화 공정을 포함하고, 상기 분리 공정에서 얻어진 강체 모드 및 상기 전역 통과 필터 모델화 공정에서 얻어진 전역 통과 필터를 포함하는 설계용 제어 대상을 모델화하도록 했다.
이 방법에 의하면, 공진 모드의 보상에 노치 필터를 사용할 필요가 없고, 노치 필터에 의한 필터링이 최적 제어기에 의해 부정되지 않는다. 결과적으로, 공진 모드를 확실히 보상할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 있어서, 상기 모델화 공정은, 가중 함수 및 H∞ 제어기에 의해 제어기를 모델화하도록 했다.
이 방법에 의하면, 고전 제어 이론에서의 설계 목표를 사용하여 설정되는 가중 함수가 양(陽)으로 제어기에 포함되기 때문에, 최적 제어기가 설계된 후, 제어기에 포함되는 가중 함수를 용이하게 재설계할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 있어서, 상기 도출 공정은, PI 보상 가중치, 롤 오프 보상 가중치, 협대역 외란(外亂) 보상 가중치, 및 위상 선도 가중치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가중 함수를 도출하도록 했다.
이 방법에 의하면, 다양한 주파수 대역에서의 외란이나 모델화 오차를 제거하는 것이 가능한 가중 함수를 도출할 수 있고, 최적 제어기에 의해 확실히 외란을 보상할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 있어서, 상기 확정 공정은, 설계용 제어 대상 및 가중 함수를 합성한 계(系)의 게인 교차 주파수가 목표 게인 교차 주파수에 일치하도록 가중 함수의 게인을 조정하도록 했다.
이 방법에 의하면, 고전 제어 이론에서의 설계 목표로서 설정된 목표 게인 교차 주파수를 용이하게 달성할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 있어서, 상기 확정 공정은, 설계용 제어 대상 및 가중 함수를 합성한 계의 위상과 목표 안정 여유로부터 산출되는 목표 위상의 위상차를 최소로 하는 위상 선도 가중치를 결정하는 결정 공정을 포함하고, 상기 결정 공정에서 결정된 위상 선도 가중치를 포함하는 가중 함수를 확정하도록 했다.
이 방법에 의하면, 고전 제어 이론에서의 설계 목표로서 설정된 목표 안정 여유를 용이하게 달성할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 있어서, 상기 도출 공정은, 외란 주파수 특성을 근사하는 주파수 특성을 구비한 가중 함수를 도출하도록 했다.
이 방법에 의하면, 전체 주파수 영역에서 외란을 보상하는 로버스트성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은, 제어 대상이 당해 제어 대상으로부터의 출력의 피드백을 이용하여 제어되는 피드백 제어계의 설계 프로그램으로서, 상기 제어 대상을 포함하는 설계용 제어 대상과 설계용 제어 대상을 제어하여 가중 함수를 포함하는 제어기를 모델화하는 모델화 공정과, 상기 모델화 공정에서 모델화되는 제어기에 포함되는 가중 함수를 도출하는 도출 공정과, 상기 도출 공정에서 도출된 가중 함수를 목표 게인 교차 주파수 또는 목표 안정 여유를 사용하여 확정하는 확정 공정과, 상기 확정 공정에서 확정된 가중 함수와 상기 모델화 공정에서 모델화된 설계용 제어 대상에 대하여 H∞ 제어 이론을 적용하여 최적 제어기를 설계하는 설계 공정을 컴퓨터에 실행시키는 구성을 채용한다.
이 구성에 의하면, 게인 교차 주파수 또는 위상 여유 등 고전 제어 이론에서의 직감적인 설계 목표를 사용하여 가중 함수를 설정할 수 있는 동시에, H∞ 제어 이론에 의한 시스테매틱한 설계가 가능해지고, 효율적으로 안정되고 로버스트한 현실의 시스템을 설계할 수 있다.
또한, 본 발명은, 제어 대상이 당해 제어 대상으로부터의 출력의 피드백을 이용하여 제어되는 피드백 제어계의 설계 지원 장치로서, 상기 제어 대상을 포함하는 설계용 제어 대상과 설계용 제어 대상을 제어하여 가중 함수를 포함하는 제어기를 모델화하는 모델화부와, 상기 모델화부에 의해 모델화되는 제어기에 포함되는 가중 함수를 도출하는 도출부와, 상기 도출부에 의해 도출된 가중 함수를 목표 게인 교차 주파수 또는 목표 안정 여유를 사용하여 확정하는 확정부와, 상기 확정부에 의해 확정된 가중 함수와 상기 모델화부에 의해 모델화된 설계용 제어 대상에 대하여 H∞ 제어 이론을 적용하여 최적 제어기를 설계하는 설계부를 갖는 구성을 채용한다.
이 구성에 의하면, 게인 교차 주파수 또는 위상 여유 등 고전 제어 이론에서의 직감적인 설계 목표를 사용하여 가중 함수를 설정할 수 있는 동시에, H∞ 제어 이론에 의한 시스테매틱한 설계가 가능해지고, 효율적으로 안정되고 로버스트한 현실의 시스템을 설계할 수 있다.
본 발명에 의하면, 효율적으로 안정되고 로버스트한 현실의 시스템을 설계할 수 있다.
본 발명의 골자는 H∞ 제어 이론에서의 가중 함수를 제어기에 포함시키는 모델화를 행하는 동시에, 물리적으로 의미가 있는 게인 교차 주파수 또는 위상 여유로부터 가중 함수를 도출하고, 얻어진 가중 함수를 사용하여 최적 제어기의 설계를 행하는 것이다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어계 설계 방법을 나타내는 플로차트이다. 상기 도면에 나타낸 설계 방법은 크게 나누어 제어 대상의 모델화(스텝 S101∼S103), 설계용 제어 대상 결정(스텝 S104∼S106), 가중 함수 도출(스텝 S107∼S111), 및 제어기 도출(스텝 S112∼S115)의 4단계로 구성되어 있다. 도 1에 나타낸 설계 방법은 예를 들어, 설계 프로그램이 도입된 컴퓨터나 설계 지원 장치에 의해 실행된다. 이하에서는, 설계 지원 장치에 의해 제어계의 설계가 실행되는 것으로 설명한다.
또한, 본 실시예에서는, 자기디스크 장치의 헤드 위치를 결정하는 피드백 제어계를 설계하는 것으로 하고, 이 피드백 제어계의 제어 대상의 주파수 특성은 도 2에 나타낸 바와 같은 것이라고 한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 제어 대상에서는, 10㎑ 부근의 대역에서 공진 모드가 많이 보여진다.
우선, 제 1 단계의 제어 대상의 모델화에 대해서 설명한다. 설계자는 설계할 피드백 제어계에 요구할 목표 게인 교차 주파수(fO) 및 위상 여유(Pm)를 결정하여, 설계 지원 장치에 설정한다(스텝 S101). 이들 게인 교차 주파수(fO) 및 위상 여유(Pm)는 고전 제어 이론에서의 직감적인 설계 지표이고, 결정은 용이하다. 본 실시예에서는, 목표 게인 교차 주파수(fO)를 1500㎐라고 하고, 위상 여유(Pm)를 30°라고 한다. 이들 설계 지표가 설정되면, 설계 지원 장치에 의해, 제어 대상의 모델화가 행해진다.
구체적으로는, 도 2에 나타낸 제어 대상의 주파수 특성에는 공진 모드가 많이 보여지기 때문에, 이 공진 모드를 노치 필터에 의해 보상하는 것이 설계자에 의해 결정된다. 그리고, 그 취지가 설계 지원 장치에 입력되면, 설계 지원 장치에는, 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같은 구성의 피드백 제어계가 부여되게 된다. 즉, 상기 도면에 나타낸 피드백 제어계는 노치 필터(101), 실제의 제어 대상(102), 시간 지연(103), 및 제어기(104)를 구비하고 있다.
이 때, 설계 지원 장치에 의해, 공진 모드를 보상하는 노치 필터(101)가 설계되고(스텝 S102), 제어 대상(102)이 모델화된다(스텝 S103). 다만, 이 시점에서 모델화되는 제어 대상(102)은 설계용 제어 대상이 아니라, 도 2에 나타낸 주파수 특성을 갖는 실제의 제어 대상이다. 또한, 시간 지연(103)은 제어 대상(102)으로부터 제어기(104)로의 피드백에서 생기는 시간 지연이고, 여기서는 샘플링 주기(Ts)를 사용하여, exp{(-Ts/2)·s}라고 나타내지는 것으로 하고 있다. 그리고, 본 실시예에서는, 최종적으로는, 설계 지원 장치에 의해 제어기(104)가 설계되게 된다.
다음으로, 제 2 단계의 설계용 제어 대상의 결정에 대해서 설명한다. 설계 지원 장치에 의해 피드백 제어계의 모델화가 행해지면, 이어서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제어 대상(102)이 공진 모드(102a) 및 강체 모드(102b)로 분리된다(스텝 S104). 이 중, 공진 모드(102a)는 노치 필터(101)에 의해 보상되지만, 노치 필터(101)에 의한 필터링은 최종적으로 설계되는 제어기(104)에 의해 일부 부정되는 경우가 종종 일어나기 때문에, 본 실시예에 따른 설계 지원 장치는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 노치 필터(101) 및 공진 모드(102a)를 합성하여 전역 통과 필터(201)로서 모델화한다(스텝 S105).
구체적으로는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 설계 지원 장치에 의해, 노치 필터(101)와 공진 모드(102a)를 합성한 위상(θap)이 산출된다(스텝 S201). 그리고, 위상(θap)으로부터 전역 통과 필터(201)의 차수(n)가 결정된다(스텝 S202). 구체 적으로는, 주파수를 무한대로 한 때의 위상(θap)으로부터 전역 통과 필터(201)의 차수(n)가 결정된다. 전역 통과 필터(201)의 차수(n)가 결정되면, 설계 지원 장치에 의해, 파데(Pade) 근사를 사용한 모델이 작성된다(스텝 S203). 즉, 전역 통과 필터(201)에서의 시간 지연을 Tdap로 하여, n차의 모델 Pap’가 작성된다.
그리고, 주파수가 0부터 목표 게인 교차 주파수(fO)의 구간에서, 작성된 모델(Pap’)과 위상(θap)의 위상차를 최소로 하는 시간 지연(Tdap)이 산출되고(스텝 S204), 산출된 시간 지연(Tdap)이 모델(Pap’)에 적용되어, 전역 통과 필터(201)가 결정된다(스텝 S205). 이와 같이 하여 모델화된 전역 통과 필터(201)의 결과를 도 7에 나타낸다. 도 7에서는, 파선(破線)이 강체 모드(102b)를 나타내고, 실선이 전역 통과 필터(201)를 나타내고 있다. 또한, 1점 쇄선은 노치 필터(101)에 의해 보상된 경우의 공진 모드(102a)를 나타내고 있다. 상기 도면에 나타낸 바와 같이, 목표 게인 교차 주파수(fO)(본 실시예에서는, 1500㎐) 이하의 대역에서는, 전역 통과 필터(201)는 노치 필터(101)에 의해 보상된 공진 모드(102a)를 충분히 근사하고 있음을 알 수 있다.
이와 같이 하여 전역 통과 필터(201)가 설계되는 동시에, 설계 지원 장치에 의해, 시간 지연(103)이 파데 근사되어 시간 지연(202)으로 되고, 전역 통과 필터(201), 강체 모드(102b), 및 시간 지연(202)이 설계용 제어 대상(203)으로 결정된다(스텝 S106). 이 설계용 제어 대상(203)은 전역 통과 필터(201)를 포함하기 때문에, 실제의 제어 대상(102)에서의 공진 모드(102a)가 노치 필터(101)에 의해 보상되는 것과 동등한 제어 대상으로 되어 있다. 또한, 설계용 제어 대상(203)은, 실제로는 노치 필터(101)를 포함하지만, 본 실시예에서의 제어기의 설계 시에는, 노치 필터(101)를 전역 통과 필터(201)로서 취급하기 때문에, 최종적으로 설계되는 제어기(104)에 의해 노치 필터(101)의 필터링이 부정되지 않고, 제어기(104)가 필요 이상으로 고차원이 되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 본 실시예에서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 가중 함수(104a) 및 H∞ 제어기(104b)로 구성되는 제어기(104)가 설계용 제어 대상(203)을 제어하는 것으로서 피드백 제어계가 모델화된다. 즉, 설계 지원 장치에 의해, 설계용 제어 대상(203)이 전역 통과 필터(201) 및 강체 모드(102b)를 포함하도록 모델화되는 동시에, 제어기(104)가 가중 함수(104a) 및 H∞ 제어기(104b)를 포함하도록 모델화된다. 따라서, 이하에 설명하는 제 3 단계에서 도출된 가중 함수(104a)를 제어기(104)의 설계·실장 이후에 수정하는 것이 용이해진다.
다음으로, 제 3 단계의 가중 함수 도출에 대해서 설명한다. 본 실시예에 따른 가중 함수(104a)는 PI(Proportional Integral) 보상 가중치(Wpi), 롤 오프 보상 가중치(Wro), 협대역 외란 보상 가중치(Wft), 및 위상 선도 가중치(Wpr)의 곱인 것으로 한다. 설계 지원 장치는 각각의 가중치를 설계하고, 가중 함수(104a)를 도출한다.
구체적으로는, 설계 지원 장치에 의해, 저주파수 영역의 외란을 제거하는 PI 보상 가중치(Wpi)가 이하의 식 (1)에 의해 설계된다(스텝 S107). 다만, 식 (1)에서, kpi는 PI 보상 가중치(Wpi)의 게인을 나타내고, fpi는 절곡점(break frequency)를 나타낸다.
Wpi(s)=kpi(1+2πfpi/s) ···(1)
이 때, 설계 지원 장치는 목표 게인 교차 주파수(fO)에서 PI 보상 가중치(Wpi)의 게인(kpi)이 1이 되도록 설정한다. 설계 지원 장치가 식 (1)을 사용하여 PI 보상 가중치(Wpi)를 설계할 때, 예를 들어 도 9에 나타낸 외란 주파수 특성을 근사하도록 각 특성을 결정하면, 도 10의 보드 선도(Bode diagram)에 의해 나타내지는 PI 보상 가중치(Wpi)가 얻어진다.
PI 보상 가중치(Wpi)의 설계 후, 설계 지원 장치에 의해, 고주파수 영역의 모델화 오차나 외란을 제거하는 롤 오프 보상 가중치(Wro)가 이하의 식 (2)에 의해 설계된다(스텝 S108).
Figure 112008035575175-pat00001
···(2)
설계 지원 장치가 식 (2)를 사용하여 롤 오프 보상 가중치(Wro)를 설계할 때, 모델화 오차가 크다고 생각되는 대역에서의 게인을 내리도록 식 (2) 중의 하한 주파수(flow) 및 상한 주파수(fhigh)가 설정된다. 즉, 예를 들어 도 2에 나타낸 주파 수 특성과 같이 5㎑ 이상의 대역에서 모델화 오차가 크다고 생각될 경우에는, 이 대역에서의 게인이 내려가도록 식 (2)의 하한 주파수(flow) 및 상한 주파수(fhigh)가 설정된다. 이에 따라, 도 11의 보드 선도에 의해 나타내지는 롤 오프 보상 가중치(Wro)가 얻어진다.
롤 오프 보상 가중치(Wro)의 설계 후, 설계 지원 장치에 의해, 협대역 외란을 제거하는 협대역 외란 보상 가중치(Wft)가 이하의 식 (3)에 의해 설계된다(스텝 S109). 다만, 식 (3)에서, ζi는 i번째의 공진 피크의 폭을 나타내는 파라미터이고, ηi는 i번째의 공진 피크의 높이를 나타내는 파라미터이다.
Figure 112008035575175-pat00002
···(3)
설계 지원 장치가 식 (3)을 사용하여 협대역 외란 보상 가중치(Wft)를 설계할 때, 특정한 대역에 많이 존재하는 협대역 외란이 제거되도록 식 (3) 중의 ζi 및 ηi가 설정된다. 즉, 예를 들어 도 9에 나타낸 외란 주파수 특성의 경우, 1000㎐ 부근에서 대다수의 협대역 외란이 존재하기 때문에, 이것들이 제거되도록 식 (3)의 파라미터가 설정된다. 이에 따라, 도 12의 보드 선도에 의해 나타내지는 협대역 외란 보상 가중치(Wft)가 얻어진다.
협대역 외란 보상 가중치(Wft)의 설계 후, 설계 지원 장치에 의해, 위상 선도 가중치(Wpr)가 이하의 식 (4)에 의해 가(假)설계된다(스텝 S110). 다만, 식 (4)에서, k는 가중 함수(104a) 전체의 게인을 나타내고, ω는 목표 위상 여유(Pm)(여기서는 30°)로부터 산출되는 위상 변수를 나타낸다.
Figure 112008035575175-pat00003
···(4)
이 때, 설계 지원 장치는 목표 게인 교차 주파수(fO)에서의 목표 위상(θ)을 실현하도록 위상 선도 가중치(Wpr)가 설정된다. 또한, 목표 위상(θ)은 이하의 식 (5)에 의해 목표 위상 여유(Pm)로부터 얻어진다.
Figure 112008035575175-pat00004
···(5)
다만,
Figure 112008035575175-pat00005
여기서는, 목표 위상 여유(Pm)가 30°이기 때문에, 목표 위상(θ)은 약 -225° 정도로 되고, 이 목표 위상(θ)을 실현하는 위상 선도 가중치(Wpr)는 도 13에 나타낸 바와 같은 것으로 된다. 이와 같이 하여 얻어진 PI 보상 가중치(Wpi), 롤 오 프 보상 가중치(Wro), 협대역 외란 보상 가중치(Wft), 및 위상 선도 가중치(Wpr)는 설계 지원 장치에 의해 곱해지고, 가중 함수(104a)가 도출된다(스텝 S111).
또한, 이 시점에서는, 위상 선도 가중치(Wpr)에 포함되는 게인(k)과 위상 변수(ω)는 정식으로 결정되어 있지 않고, 이하에 설명하는 제 4 단계에서 위상 선도 가중치(Wpr)가 결정되어, 가중 함수(104a)가 확정된다.
다음으로, 제 4 단계의 제어기 도출에 대해서 설명한다. 설계 지원 장치에 의해 가중 함수(104a)가 도출되면, 식 (4)에서 나타낸 위상 선도 가중치(Wpr)에 포함되는 가중 함수(104a)의 게인(k)이 조정된다(스텝 S112). 구체적으로는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 설계 지원 장치에 의해, 목표 게인 교차 주파수(fO)에서의 설계용 제어 대상(203)과 가중 함수(104a)를 합성한 경우의 게인(kpw)이 산출되고(스텝 S301), 이 게인(kpw)의 역수(逆數)가 가중 함수(104a)의 게인(k)으로 된다(스텝 S302). 이와 같이 하여 가중 함수(104a)의 게인(k)이 조정됨으로써, 설계용 제어 대상(203) 및 가중 함수(104a)로 이루어지는 가중 오픈 루프 시스템의 게인 교차 주파수가 목표 게인 교차 주파수(fO)에 일치하게 된다.
그리고, 위상 선도 가중치(Wpr)에 포함되는 게인(k)이 조정된 후에는, 위상 선도 가중치(Wpr)에 포함되는 위상 변수(ω)가 결정되어 위상 선도 가중치(Wpr)가 결정됨으로써, 가중 함수(104a)가 확정된다(스텝 S113). 구체적으로는, 도 15에 나 타낸 바와 같이, 설계 지원 장치에 의해 상기 식 (5)가 사용됨으로써, 설계용 제어 대상(203) 및 가중 함수(104a)로 이루어지는 가중 오픈 루프 시스템의 목표 위상(θ)이 산출된다(스텝 S401). 환언하면, 목표 게인 교차 주파수(fO)에서의 가중 오픈 루프 시스템의 목표 위상(θ)이 산출된다.
목표 위상(θ)이 산출되면, 목표 게인 교차 주파수(fO)에서의 목표 위상(θ)과 가중 오픈 루프 시스템의 위상차를 최소로 하는 위상 변수(ω)가 결정된다(스텝 S402). 결정된 위상 변수(ω)를 상기 식 (4)에 나타낸 위상 선도 가중치(Wpr)에 대입함으로써 위상 선도 가중치(Wpr)가 결정되고(스텝 S403), 최종적으로 가중 함수(104a)가 확정된다.
이와 같이 하여 확정된 가중 함수(104a) 및 설계용 제어 대상(203)에 대하여 H∞ 루프 정형법이 적용되고(스텝 S114), H∞ 제어기(104b)가 도출된다(스텝 S115). 이 결과, 오픈 루프 시스템의 주파수 특성은 도 16에 나타낸 바와 같이 된다. 이 주파수 특성에서는, 게인 교차 주파수가 1460㎐이고 위상 여유가 31.7°이며, 이 값은 목표 게인 교차 주파수(fO)의 1500㎐ 및 위상 여유(Pm)의 30°에 가까운 값으로 되어 있다.
또한, 도 16에 있어서, 1000㎐ 부근의 협대역 외란이 충분히 보상되어 있음을 알 수 있다. 통상, 자기디스크 장치에서는, 자기디스크 자체의 플러터링(fluttering) 등에 의해 1000㎐ 부근에 협대역 외란이 생기기 쉬운 한편, 이 대 역은 제어 대역의 상한 근방이고, 오픈 루프 게인 교차 주파수에 매우 가까운 대역이기 때문에, 안정적으로 협대역 외란을 보상하는 필터를 설계하는 것은 곤란하다. 이 점, 본 실시예에서는, 시행 착오를 필요로 하지 않고, 용이하게 1000㎐ 부근의 협대역 외란을 저감할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 공진 모드 및 노치 필터를 합성한 전역 통과 필터를 포함하는 설계용 제어 대상과 가중 함수 및 H∞ 제어기를 포함하는 제어기에 의한 모델화를 행하고, 위상 선도 가중치를 위상 변수를 사용하여 가설계하고, 가설계 결과를 사용하여 가중 함수를 도출하며, 마지막으로 가중 제어 대상에 대한 설계 목표로부터 가중 함수 전체의 게인 및 위상 선도 가중치를 조정한다. 따라서, 설계 목표는 게인 교차 주파수 또는 위상 여유 등 고전 제어 이론에서의 직감적인 것일 수도 있는 동시에, H∞ 제어 이론에 의한 시스테매틱한 설계가 가능해지고, 효율적으로 안정되고 로버스트한 현실의 시스템을 설계할 수 있다. 또한, 고전 제어 이론에서의 필터가 가중 함수로서 제어기에 포함되기 때문에, 재설계가 필요해진 경우에도, H∞ 제어 이론을 적용하지 않고, 현장에서 용이하게 대응할 수 있다.
또한, 상기 일 실시예에서 설명한 설계 지원 장치에는, 그래피컬 유저 인터페이스(Graphical User Interface(GUI))가 구비되도록 할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 도 17에 나타낸 바와 같은 화면에 의해, 설계자는 시각적으로 파라미터의 설정을 행하는 것이 가능해진다. 도 17의 예에서는, 설계자가 PI 보상 가중치(Wpi)의 주파수 특성(도 17의 우측 테두리 중 실선으로 나타냄)을 외란 주파수 특성(도 17의 우측 테두리 중 파선으로 나타냄)의 형상에 맞춰지도록, 절곡점(fpi) 및 게인(k)을 예를 들어, 마우스의 드래그(drag)에 의해 설정할 수 있다. 환언하면, 설계자는 외란 주파수 특성을 근사하도록 용이하게 PI 보상 가중치(Wpi)의 주파수 특성을 설정할 수 있다. 또한, 그 외의 롤 오프 보상 가중치(Wro), 협대역 외란 보상 가중치(Wft), 및 위상 선도 가중치(Wpr)에 대해서도 동일하게 파라미터 설정을 행할 수 있고, 설계자는 직감적으로 가중 함수의 설정을 실행할 수 있다.
(부기 1) 제어 대상이 당해 제어 대상으로부터의 출력의 피드백을 이용하여 제어되는 피드백 제어계의 설계 방법으로서,
상기 제어 대상을 포함하는 설계용 제어 대상과 설계용 제어 대상을 제어하여 가중 함수를 포함하는 제어기를 모델화하는 모델화 공정과,
상기 모델화 공정에서 모델화되는 제어기에 포함되는 가중 함수를 도출하는 도출 공정과,
상기 도출 공정에서 도출된 가중 함수를 목표 게인 교차 주파수 또는 목표 안정 여유를 사용하여 확정하는 확정 공정과,
상기 확정 공정에서 확정된 가중 함수와 상기 모델화 공정에서 모델화된 설계용 제어 대상에 대하여 H∞ 제어 이론을 적용하여 최적 제어기를 설계하는 설계 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 설계 방법.
(부기 2) 상기 모델화 공정은,
상기 제어 대상을 공진 모드 및 강체 모드로 분리하는 분리 공정과,
상기 분리 공정에서 얻어진 공진 모드와 이 공진 모드를 보상하는 필터를 대체하는 전역 통과 필터를 모델화하는 전역 통과 필터 모델화 공정을 포함하고,
상기 분리 공정에서 얻어진 강체 모드 및 상기 전역 통과 필터 모델화 공정에서 얻어진 전역 통과 필터를 포함하는 설계용 제어 대상을 모델화하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 설계 방법.
(부기 3) 상기 모델화 공정은,
가중 함수 및 H∞ 제어기에 의해 제어기를 모델화하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 설계 방법.
(부기 4) 상기 도출 공정은,
PI 보상 가중치, 롤 오프 보상 가중치, 협대역 외란 보상 가중치, 및 위상 선도 가중치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가중 함수를 도출하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 설계 방법.
(부기 5) 상기 확정 공정은,
설계용 제어 대상 및 가중 함수를 합성한 계(系)의 게인 교차 주파수가 목표 게인 교차 주파수에 일치하도록 가중 함수의 게인을 조정하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 설계 방법.
(부기 6) 상기 확정 공정은,
설계용 제어 대상 및 가중 함수를 합성한 계의 위상과 목표 안정 여유로부터 산출되는 목표 위상의 위상차를 최소로 하는 위상 선도 가중치를 결정하는 결정 공 정을 포함하고,
상기 결정 공정에서 결정된 위상 선도 가중치를 포함하는 가중 함수를 확정하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 설계 방법.
(부기 7) 상기 도출 공정은,
외란 주파수 특성을 근사하는 주파수 특성을 구비한 가중 함수를 도출하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 설계 방법.
(부기 8) 제어 대상이 당해 제어 대상으로부터의 출력의 피드백을 이용하여 제어되는 피드백 제어계의 설계 프로그램으로서,
상기 제어 대상을 포함하는 설계용 제어 대상과 설계용 제어 대상을 제어하여 가중 함수를 포함하는 제어기를 모델화하는 모델화 공정과,
상기 모델화 공정에서 모델화되는 제어기에 포함되는 가중 함수를 도출하는 도출 공정과,
상기 도출 공정에서 도출된 가중 함수를 목표 게인 교차 주파수 또는 목표 안정 여유를 사용하여 확정하는 확정 공정과,
상기 확정 공정에서 확정된 가중 함수와 상기 모델화 공정에서 모델화된 설계용 제어 대상에 대하여 H∞ 제어 이론을 적용하여 최적 제어기를 설계하는 설계 공정을 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 설계 프로그램.
(부기 9) 제어 대상이 당해 제어 대상으로부터의 출력의 피드백을 이용하여 제어되는 피드백 제어계의 설계 지원 장치로서,
상기 제어 대상을 포함하는 설계용 제어 대상과 설계용 제어 대상을 제어하 여 가중 함수를 포함하는 제어기를 모델화하는 모델화부와,
상기 모델화부에 의해 모델화되는 제어기에 포함되는 가중 함수를 도출하는 도출부와,
상기 도출부에 의해 도출된 가중 함수를 목표 게인 교차 주파수 또는 목표 안정 여유를 사용하여 확정하는 확정부와,
상기 확정부에 의해 확정된 가중 함수와 상기 모델화부에 의해 모델화된 설계용 제어 대상에 대하여 H∞ 제어 이론을 적용하여 최적 제어기를 설계하는 설계부를 갖는 것을 특징으로 하는 설계 지원 장치.
본 발명은 효율적으로 안정되고 로버스트한 현실의 시스템을 설계하는 경우에 적용할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 제어계 설계 방법을 나타내는 플로차트.
도 2는 제어계의 주파수 응답의 일례를 나타내는 보드 선도(Bode diagram).
도 3은 일 실시예에 따른 제어 시스템의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 일 실시예에 따른 제어계 설계 방법의 일 공정을 나타내는 도면.
도 5는 일 실시예에 따른 설계용 제어 대상을 나타내는 도면.
도 6은 일 실시예에 따른 전역 통과 필터의 설계 방법을 나타내는 플로차트.
도 7은 일 실시예에 따른 전역 통과 필터에 의한 모델화의 예를 나타내는 도면.
도 8은 일 실시예에 따른 제어기의 구성을 나타내는 도면.
도 9는 외란 주파수 특성의 일례를 나타내는 도면.
도 10은 일 실시예에 따른 PI 보상 가중치의 예를 나타내는 보드 선도.
도 11은 일 실시예에 따른 롤 오프 보상 가중치의 예를 나타내는 보드 선도.
도 12는 일 실시예에 따른 협대역 외란 보상 가중치의 예를 나타내는 보드 선도.
도 13은 일 실시예에 따른 위상 선도 가중치의 예를 나타내는 보드 선도.
도 14는 일 실시예에 따른 게인 조정 방법을 나타내는 플로차트.
도 15는 일 실시예에 따른 위상 선도 가중치 결정 방법을 나타내는 플로차트.
도 16은 일 실시예에 따른 오픈 루프 주파수 특성의 예를 나타내는 보드 선 도.
도 17은 일 실시예에 따른 설계 지원 장치의 화면예를 나타내는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101: 노치 필터 102: 제어 대상
102a: 공진 모드 102b: 강체 모드
103, 202: 시간 지연 104: 제어기
104a: 가중 함수 104b: H∞ 제어기
201: 전역 통과 필터 203: 설계용 제어 대상

Claims (9)

  1. 제어 대상이 당해 제어 대상으로부터의 출력의 피드백을 이용하여 제어되는 피드백 제어계의 설계 방법으로서,
    상기 제어 대상을 포함하는 설계용 제어 대상과 설계용 제어 대상을 제어하여 가중 함수(weighting function)를 포함하는 제어기를 모델화하는 모델화 공정과,
    상기 모델화 공정에서 모델화되는 제어기에 포함되는 가중 함수를 도출하는 도출 공정과,
    상기 도출 공정에서 도출된 가중 함수를 목표 게인(gain) 교차 주파수 또는 목표 안정 여유를 사용하여 확정하는 확정 공정과,
    상기 확정 공정에서 확정된 가중 함수와 상기 모델화 공정에서 모델화된 설계용 제어 대상에 대하여 H∞ 제어 이론을 적용하여 최적 제어기를 설계하는 설계 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 피드백 제어계의 설계 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모델화 공정은,
    상기 제어 대상을 공진 모드 및 강체(剛體) 모드로 분리하는 분리 공정과,
    상기 분리 공정에서 얻어진 공진 모드와 이 공진 모드를 보상하는 필터를 대체하는 전역 통과 필터를 모델화하는 전역 통과 필터 모델화 공정을 포함하고,
    상기 분리 공정에서 얻어진 강체 모드 및 상기 전역 통과 필터 모델화 공정에서 얻어진 전역 통과 필터를 포함하는 설계용 제어 대상을 모델화하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어계의 설계 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 모델화 공정은,
    가중 함수 및 H∞ 제어기에 의해 제어기를 모델화하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어계의 설계 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도출 공정은,
    PI 보상 가중치, 롤 오프 보상 가중치, 협대역 외란(外亂) 보상 가중치, 및 위상 선도 가중치 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가중 함수를 도출하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어계의 설계 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 확정 공정은,
    설계용 제어 대상 및 가중 함수를 합성한 계(系)의 게인 교차 주파수가 목표 게인 교차 주파수에 일치하도록 가중 함수의 게인을 조정하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어계의 설계 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 확정 공정은,
    설계용 제어 대상 및 가중 함수를 합성한 계의 위상과 목표 안정 여유로부터 산출되는 목표 위상의 위상차를 최소로 하는 위상 선도 가중치를 결정하는 결정 공정을 포함하고,
    상기 결정 공정에서 결정된 위상 선도 가중치를 포함하는 가중 함수를 확정하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어계의 설계 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도출 공정은,
    외란 주파수 특성을 근사하는 주파수 특성을 구비한 가중 함수를 도출하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어계의 설계 방법.
  8. 제어 대상이 당해 제어 대상으로부터의 출력의 피드백을 이용하여 제어되는 피드백 제어계의 설계 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서, 상기 설계 프로그램은,
    상기 제어 대상을 포함하는 설계용 제어 대상과 설계용 제어 대상을 제어하여 가중 함수를 포함하는 제어기를 모델화하는 모델화 공정과,
    상기 모델화 공정에서 모델화되는 제어기에 포함되는 가중 함수를 도출하는 도출 공정과,
    상기 도출 공정에서 도출된 가중 함수를 목표 게인 교차 주파수 또는 목표 안정 여유를 사용하여 확정하는 확정 공정과,
    상기 확정 공정에서 확정된 가중 함수와 상기 모델화 공정에서 모델화된 설계용 제어 대상에 대하여 H∞ 제어 이론을 적용하여 최적 제어기를 설계하는 설계 공정을 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  9. 제어 대상이 당해 제어 대상으로부터의 출력의 피드백을 이용하여 제어되는 피드백 제어계의 설계 지원 장치로서,
    상기 제어 대상을 포함하는 설계용 제어 대상과 설계용 제어 대상을 제어하여 가중 함수를 포함하는 제어기를 모델화하는 모델화부와,
    상기 모델화부에 의해 모델화되는 제어기에 포함되는 가중 함수를 도출하는 도출부와,
    상기 도출부에 의해 도출된 가중 함수를 목표 게인 교차 주파수 또는 목표 안정 여유를 사용하여 확정하는 확정부와,
    상기 확정부에 의해 확정된 가중 함수와 상기 모델화부에 의해 모델화된 설계용 제어 대상에 대하여 H∞ 제어 이론을 적용하여 최적 제어기를 설계하는 설계부를 갖는 것을 특징으로 하는 피드백 제어계의 설계 지원 장치.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8981751B1 (en) * 2007-05-09 2015-03-17 Intersil Americas LLC Control system optimization via adaptive frequency adjustment
JPWO2008146365A1 (ja) * 2007-05-29 2010-08-12 東芝ストレージデバイス株式会社 コントローラ及び記憶装置
FR2941311B1 (fr) * 2009-01-16 2012-10-26 Messier Bugatti Procede de gestion de la commande d'orientation d'un atterrisseur d'aeronef
KR100986130B1 (ko) * 2010-04-23 2010-10-07 국방과학연구소 주파수 응답특성을 이용한 전달함수 미상 시스템의 제어기 이득 결정 장치 및 방법
US8606375B2 (en) 2010-06-04 2013-12-10 The Mathworks, Inc. Interactive control of multiple input multiple output control structures
US8682453B2 (en) * 2010-06-04 2014-03-25 The Mathworks, Inc. Interactive system for controlling multiple input multiple output control (MIMO) structures
US9059786B2 (en) * 2011-07-07 2015-06-16 Vecima Networks Inc. Ingress suppression for communication systems
JP5944660B2 (ja) * 2011-09-29 2016-07-05 株式会社ダイヘン 電力変換回路の制御回路、この制御回路を用いた系統連系インバータシステムおよび三相ｐｗｍコンバータシステム
CN102566422B (zh) * 2011-12-07 2014-09-10 中国电力科学研究院 一种非线性动态网络同步中的鲁棒故障检测方法
JP5944663B2 (ja) * 2011-12-28 2016-07-05 株式会社ダイヘン 電力変換回路の制御回路、この制御回路を用いた系統連系インバータシステムおよび三相ｐｗｍコンバータシステム
CN103616026B (zh) * 2013-12-17 2016-05-04 哈尔滨工程大学 一种基于h∞滤波的auv操纵模型辅助捷联惯导组合导航方法
JP6453075B2 (ja) * 2014-12-25 2019-01-16 Ｉｈｉ運搬機械株式会社 トロリ式クレーンの振れ止め制御方法及び装置
WO2017011499A1 (en) * 2015-07-13 2017-01-19 Halliburton Energy Services, Inc. Real-time frequency loop shaping for drilling mud viscosity and density measurements
CN105406749B (zh) * 2015-12-11 2018-07-31 天津大学 并网逆变器并联系统的鲁棒控制器设计方法
JP6637800B2 (ja) * 2016-03-17 2020-01-29 ジヤトコ株式会社 無段変速機の制御装置及び無段変速機の制御方法
CN109960151B (zh) * 2019-05-10 2022-07-19 中国科学院光电技术研究所 一种基于模型的鲁棒控制器设计方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030060776A (ko) * 2000-05-30 2003-07-16 다브라만지 홀딩스, 엘엘씨 피드백 선형 시불변화를 이용한 복수 입력, 복수 출력파라미터 의존 시스템을 제어하는 방법, 장치 및 설계과정
KR20070051947A (ko) * 2004-09-24 2007-05-18 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 폐루프 제어 시스템에서의 주파수 제어

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3279078B2 (ja) * 1994-07-05 2002-04-30 富士電機株式会社 コントローラの制御定数決定方法
JP2001296906A (ja) * 2000-04-12 2001-10-26 Fujitsu Ltd 低次元分割マルチレートディジタルロバスト補償器を備えた制御システムおよびその設計方法
JP4494665B2 (ja) * 2001-03-28 2010-06-30 富士通株式会社 移動体位置制御装置，移動体位置制御装置の帯域阻止フィルタ調整用プログラムおよび移動体位置制御装置のループゲイン調整用プログラム
JP2002351551A (ja) * 2001-05-30 2002-12-06 Sintokogio Ltd 搬送用制振制御システム、搬送用制振制御方法、そのコントロ−ラ及びその記憶媒体
JP4378456B2 (ja) * 2003-05-30 2009-12-09 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ 磁気ディスク装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030060776A (ko) * 2000-05-30 2003-07-16 다브라만지 홀딩스, 엘엘씨 피드백 선형 시불변화를 이용한 복수 입력, 복수 출력파라미터 의존 시스템을 제어하는 방법, 장치 및 설계과정
KR20070051947A (ko) * 2004-09-24 2007-05-18 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 폐루프 제어 시스템에서의 주파수 제어

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