KR101116272B1 - 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동장치 및 그 방법 - Google Patents

능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 레이더의 회전구동을 위한 구동제어신호 u(s)를 출력하는 제어부와, 외부의 풍압을 입력받고 입력받은 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)를 출력하는 풍압에 의한 외란토크 입력부와, 상기 출력된 구동제어신호 u(s) 및 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)를 입력 받고, 입력 받은 구동제어신호 u(s) 및 풍압에 의한 외란토크 d(s)에 따라 레이더를 정속으로 회전구동하고, 상기 레이더의 회전에 따른 구동 출력신호 y(s)를 출력하는 회전구동부와, 상기 출력된 구동 출력신호 y(s)를 입력받아 상기 회전구동부의 회전속도오차를 산출하고, 산출된 회전속도오차에 따른 외란(disturbance) 관측값
Figure 112011013411231-pat00033
를 상기 회전구동부의 입력단으로 피드백하여 입력시키는 외란관측부(disturbance observer)를 구성한다. 상기와 같은 레이더의 회전구동장치 및 그 방법에 따르면, 외부 풍압과 기타 외란요인을 반영한 외란관측제어기법을 적용함으로써, 외부 풍압 등의 외란요인에도 불구하고 레이더의 회전속도를 정확하고 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다. 특히, 외부의 풍압에 의한 토크가 전체 회전 토크에서 차지하는 비율이 높으면 높을수록 정속 회전구동에 효과가 우수하다.

Description

능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동장치 및 그 방법{ROTATING STAND OF RADAR USING ACTIVE CONTROL AND DISTURBANCE OBSERVANCE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 레이더의 회전구동장치 및 그 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근의 레이더들은 수백 킬로미터 이상의 원거리에 있는 물체를 탐지하도록 개발되고 있다. 이러한 안테나들은 이득(gain)을 높여야 하며, 이득을 높이기 위해서는 안테나의 개구면(aperture) 크기와 출력을 높이도록 구성된다. 그런데, 안테나의 개구면이 커질수록 안테나의 전체 크기가 커지게 된다.
레이더는 방위각 방향으로 회전구동되면서 정속 회전을 유지해야 하는데, 안테나의 크기가 커짐에 따라 단면적이 넓어져서 외부 풍압의 영향을 더 많이 받게 된다. 이처럼 외부 풍압의 영향이 커짐에 따라 레이더는 정속 회전이 어려워지게 되며, 탐지 정확도/분해능이 떨어져 원거리 탐지 시에 거리 오차 와 각도 오차가 발생하는 문제점이 있다.
종래에는 이러한 외부 풍압을 막기 위하여 돔 형태의 챔버(chamber) 내에서 레이더를 운용하거나, 외부 풍압을 고려하여 회전속도의 오차 범위를 ±10% 이상으로 설정하고 그에 맞는 설계를 하고 있다. 예를들면, 풍속에 따른 회전속도오차를 고려하여 빔 스케줄링(beam scheduling)을 하게 되는데, 이 경우 설계 조건이 까다로와지고 운용 상 오류 발생 확률도 높아진다.
본 발명의 목적은 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동장치는, 레이더의 회전구동을 위한 구동제어신호 u(s)를 출력하는 제어부와, 외부의 풍압을 입력받고 입력받은 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)를 출력하는 풍압에 의한 외란토크 입력부와, 상기 출력된 구동제어신호 u(s) 및 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)를 입력받고, 입력받은 구동제어신호 u(s) 및 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)에 따라 레이더를 정속으로 회전구동하고, 회전구동에 따른 구동 출력신호 y(s)를 출력하는 회전구동부와, 상기 출력된 구동 출력신호 y(s)를 입력받아 상기 회전구동부의 회전속도오차를 산출하고, 산출된 회전속도오차에 따른 외란(disturbance) 관측값
Figure 112011013411231-pat00001
를 상기 회전구동부의 입력단으로 피드백하여 입력시키는 외란관측부(disturbance observance)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 풍압 이외의 소정의 외란요인을 측정하고, 측정에 따른 외란입력신호 n(s)를 출력하는 기타외란 입력부를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 외란관측부는 상기 기타외란 입력부에서 출력된 외란입력신호 n(s)를 입력받고, 입력받은 외란입력신호 n(s) 및 상기 회전구동부에서 출력된 구동 출력신호 y(s)를 이용하여 상기 회전구동부의 회전속도오차를 산출하고, 산출된 회전속도오차에 따른 외란 관측값
Figure 112011013411231-pat00002
를 상기 회전구동부의 입력단으로 피드백하여 입력하도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 외란관측부는, 상기 입력받은 구동 출력신호 y(s) 및 외란입력신호 n(s)에 상기 회전구동부의 전달함수 G(s)의 역 전달함수(inverse transfer function) 1/Gn(s)를 가하여 출력하는 역모델링 모듈; 상기 역모델링 모듈에서 출력되는 신호 a, 상기 제어부에서 출력되는 구동제어신호 u(s) 및 상기 회전구동부로 피드백하여 입력되는 외란 관측값
Figure 112011013411231-pat00003
간의 차신호와 상기 외란토크신호 d(s)의 합신호인 신호 b에 대하여, 상기 신호 a 및 신호 b 간의 차신호를 필터링하여 외란 관측값
Figure 112011013411231-pat00004
를 출력하는 필터를 포함하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 회전구동부는 하기 수학식에 따라 구동되고, Gn(s) = 1 / (Js2+Cs), 여기서, J는 관성(inertia), C는 점성마찰계수(viscous friction coefficient)로 구성될 수 있다. 그리고 상기 필터는 하기 수학식에 따라 동작하고,
Figure 112011013411231-pat00005
여기서, τ는 시상수(time constant), ζ는 차단 주파수(cut-off frequency), σ는 1차 필터 계수(1st ordered filtered coefficient), κ는 이득이고, τ는 상기 회전속도오차에 따라 하기 수학식에 따라 업데이트 되고,
Figure 112011013411231-pat00006
, 여기서, 상기 ωd는 정속 회전구동하기 위한 구동제어신호 u(s)에 따른 회전속도이고, 상기 ω는 실제 회전구동에 의한 구동 출력신호 y(s)에 따른 회전 가속도로 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동 방법은, 제어부가 레이더의 회전구동을 위한 구동제어신호 u(s)를 출력하는 단계와, 풍압에 의한 외란토크 입력부에서 풍압을 입력받고, 입력받은 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)를 출력하는 단계와, 회전구동부가 상기 출력된 구동제어신호 u(s) 및 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)를 입력받고, 입력받은 구동제어신호 u(s) 및 외란토크신호 d(s)에 따라 레이더를 회전구동하고, 회전구동에 따른 구동 출력신호 y(s)를 출력하는 단계와, 외란관측부가 상기 출력된 구동 출력신호 y(s)를 입력받아 회전속도오차를 산출하고, 산출된 회전속도오차에 따른 외란 관측값
Figure 112011013411231-pat00007
를 회전구동부의 입력단으로 피드백하여 입력하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 외란관측부가 상기 출력된 구동 출력신호 y(s)를 입력받아 회전속도오차를 산출하고, 산출된 회전속도오차에 따른 외란 관측값
Figure 112011013411231-pat00008
를 회전구동부의 입력단으로 피드백하여 입력하는 단계는, 풍압 이외의 소정의 외란요인을 입력받고, 입력받은 외란요인에 의한 외란입력신호 n(s)를 출력하고, 출력된 구동 출력신호 y(s) 및 외란입력신호 n(s)를 이용하여 상기 회전구동부의 회전속도오차를 산출하고, 산출된 회전속도오차에 따른 외란 관측값
Figure 112011013411231-pat00009
를 상기 회전구동부의 입력단으로 피드백하여 입력하도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동장치 및 그 방법에 따르면, 외부 풍압의 영향을 제어 입력에 반영하는 능동제어기법과 외부 풍압과 기타 외란요인을 반영한 외란 관측 제어 기법을 적용함으로써, 외부 풍압 등의 외란요인에도 불구하고 레이더의 회전속도를 정확하고 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다. 특히, 외부의 풍압에 의한 토크가 전체 회전 토크에서 차지하는 비율이 높을수록 정속 회전구동에 효과가 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동장치의 블록 구성도이다.
도 3a는 PID 제어 기법을 적용한 레이더의 회전속도오차를 나타내는 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전속도오차를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 수정 및 변경이 가능하고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제 1, 제 2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동장치의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동장치(100)(이하, '회전구동장치'라 함)는 제어부(110), 풍압에 의한 외란토크 입력부(120), 회전구동부(130), 외란관측부(140) 및 기타외란 입력부(150)를 포함하도록 구성될 수 있다.
회전구동장치(100)는 외부 풍압의 영향을 고려하기 위해 외부 풍압에 의한 외란토크를 추정하여 회전구동부(130)의 입력단으로 입력하는 능동제어기법을 이용하고 있다. 그리고 외부 풍압 요인 및 기타 외란요인을 추정하여 피드백하도록 하는 비례적분미분 제어(proportional integral differential control, PID control) 기법이 접목된 외란관측기법(disturbance observance, DO)을 이용한다. 회전구동장치(100)는 외부 풍압에 더더욱 강인하도록 회전구동을 제어한다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
제어부(110)는 레이더의 회전구동을 위한 제어를 하도록 구성된다. 제어부(110)는 회전구동 속도나 방향 등의 기본적인 구동제어신호를 출력한다.
풍압에 의한 외란토크(120)는 레이더의 외부 풍압에 의한 외란토크 입력단을 나타낸다. 회전구동부(130)는 제어부(110)의 구동제어신호와 풍압에 의한 외란토크 입력부(120)로부터 입력을 받아 레이더를 회전구동하도록 구성된다. 그리고 회전구동부(130)는 레이더의 회전구동에 따른 구동 출력신호를 출력한다. 구동 출력신호는 레이더가 실제 회전구동될 때 발생되는 회전속도와 같은 정보가 포함될 수 있다. 이처럼 회전구동부(130)에서는 고려해야 할 주요 외란(disturbance)인 외부 풍압에 의한 외란토크 추정치를 직접 입력받도록 구성되는 능동제어기법이 이용된다.
외란관측부(140)는 풍압에 따른 외란토크에 의해 발생되는 회전속도오차를 피드백하여 반영하도록 구성된다. 즉, 외란관측부(140)는 비례적분미분 제어 기법이 접목된 외란관측기법이 적용된다. 종래의 일반적인 회전구동장치에서는 현재 상태에서의 회전속도오차를 반영하는 등의 일반적인 비례적분미분 제어 기법이 이용되고 있으나, 본 발명에서는 풍압의 영향에 따른 회전속도오차를 특히 관측하여 피드백 반영함으로써, 풍압에 의한 외란토크의 영향에 더욱 강인한 알고리즘을 제공하고 있다.
기타외란 입력부(150)는 풍압 이외에 다른 외란요인을 센서를 통해 감지하여 회전구동부의 출력신호에 더해져서 외란관측부(140)로 입력시킴으로써, 풍압 이외의 외란요인도 외란 관측에 이용되도록 한다. 이러한 기타 외란요인은 회전구동부(130)의 입력단에 피드백되어 입력된다.
이처럼, 본 발명에서는 원거리 탐지를 위한 대형의 레이더가 풍압의 영향을 덜 받고 정속으로 회전할 수 있도록 함으로써, 탐지 오류나 분해능의 저하를 방지할 수 있다. 이하, 각 구성의 기능에 대하여 좀 더 상세하게 설명한다.
삭제
먼저 제어부(110)는 사용자의 명령이나 입력 신호 등의 r(s)를 입력받아 레이더를 회전구동하기 위한 구동제어신호 u(s)를 출력하도록 구성될 수 있다.
풍압에 의한 외란토크 입력부(120)는 외부의 풍압을 입력받고, 입력받은 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)를 출력하도록 구성될 수 있다.
회전구동부(130)는 제어부(110)에서 출력된 구동제어신호 u(s)와 풍압에 의한 외란토크 입력부(120)에서 출력된 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)를 모두 입력 받는다. 그리고 구동제어신호 u(s)에 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)를 반영하여 레이더가 정속으로 회전할 수 있도록 구동한다. 그리고 회전구동부(130)는 레이더의 회전구동에 따른 구동 출력신호 y(s)를 출력한다. 구동 출력신호 y(s)는 실제 회전에 따른 속도 정보, 회전 가속도 정보 등을 포함할 수 있다.
이러한 회전구동부(130)에서 출력되는 구동 출력신호 y(s)에 대한 입출력 관계식은 다음 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011013411231-pat00010
외란관측부(140)는 회전구동부(130)에서 출력된 구동 출력신호 y(s)를 분기하여 입력받는다. 그리고 구동 출력신호 y(s)로부터 회전속도오차를 산출하여 회전속도오차에 따른 외란(disturbance) 관측값
Figure 112011013411231-pat00011
를 회전구동부(140)의 입력단으로 피드백하여 출력한다. 외란관측부(140)는 외란 특히, 외부 풍압에 따른 회전구동오차 즉, 회전속도오차 등을 관측하여 회전구동부(140)에 피드백 반영하기 위한 구성이다. 회전구동부(130)에는 제어부(110)의 구동제어신호 u(s)와 외란관측부(140)의 외란 관측값
Figure 112011013411231-pat00012
간의 차이값과 풍압에 의한 외란토크 입력부(120)의 풍압 외란토크 d(s)가 입력된다고 볼 수 있다.
한편, 외란관측부(140)는 역모델링 모듈(미도시) 및 필터(미도시)를 포함하도록 구성될 수 있다. 역모델링 모듈(미도시)은 회전구동부(130)로부터 입력받은 구동 출력신호 y(s)가 회전구동부(140)의 전달함수(transfer function) G(s)의 역 전달함수(inverse transfer function)를 가하여 출력하도록 구성된다. 그리고 필터(미도시)는 역모델링 모듈(미도시)에서 출력되는 신호 a와 제어부(110)에서 출력되는 구동제어신호 u(s) 및 회전구동부(130)로 피드백하여 입력되는 외란 관측값
Figure 112011095028538-pat00013
간의 차신호와 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)의 합신호인 신호 b에 대하여, 신호 a 및 신호 b 간의 차신호를 필터링하여 외란 관측값
Figure 112011095028538-pat00014
를 출력하도록 구성될 수 있다. 이 차이값은 실제로 회전구동 시에 발생되는 회전속도오차에 해당된다.
앞서 설명한 외란 관측값
Figure 112011013411231-pat00015
는 다음의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011013411231-pat00016
여기서, Q(s)는 필터(미도시)의 전달함수이다.
그리고 역모델링 모듈(미도시)의 제어식은 다음과 같이 구성될 수 있다.
Figure 112011013411231-pat00017
여기서, J는 관성(inertia), C는 점성마찰계수(viscous friction coefficient)이다.
그리고 필터(미도시)는 2차 필터로서 그 제어식은 다음과 같이 구성될 수 있다.
Figure 112011013411231-pat00018
여기서, τ는 시상수(time constant), ζ는 차단 주파수(cut-off frequency), σ는 1차 필터 계수(1st order filter coefficient), κ는 이득이다.
이때, τ는 회전속도오차에 따라 다음의 수학식 5와 같이 업데이트된다.
Figure 112011013411231-pat00019
여기서, ωd는 정속 회전구동하기 위한 구동제어신호 u(s)에 따른 회전속도이고, ω는 실제 회전구동에 의한 구동 출력신호 y(s)에 따른 회전속도다.
기타외란 입력부(150)는 풍압 이외의 소정의 외란요인을 입력받아 외란입력신호 n(s)를 출력하도록 구성된다. 기타외란 입력부(150)는 풍압 이외의 외란요인도 정속 회전구동에 반영하기 위한 것으로서, 외란입력 n(s)는 외란관측부(140)로 입력되어 외란 관측 신호
Figure 112011013411231-pat00020
에 반영된다. 이 때, 외란관측부(140)는 구동 출력신호 y(s)에 더하여 외란입력신호 n(s)를 더 입력받고, 이를 이용하여 회전구동부(130)의 회전속도오차를 측정하고, 이에 따른 외란 관측값
Figure 112011013411231-pat00021
를 회전구동부(130)의 입력단으로 피드백하여 입력하도록 구성된다.
도 3a는 PID 제어 기법을 적용한 레이더의 회전속도오차를 나타내는 그래프이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전속도오차를 나타내는 그래프이다.
도 3a를 참조하면, 종래의 PID 제어 기법에 따른 레이더는 회전속도의 오차 범위가 ±20%에 달하는 것을 알 수 있다. 그러나, 도 3b를 참조하면, 비례적분미분 제어 기법과 외란관측기법을 적용하여 회전속도의 오차 범위가 ±2%까지 줄어들었음을 알 수 있다. 즉, 외부 풍압에 의해 발생되는 토크가 전체 소요 토크에서 차지하는 비율이 크면 클수록 비례적분미분 제어 기법보다는 비례적분미분 제어 기법과 외란관측기법을 모두 적용하는 것이 더 효율적임을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동제어기법과 외란관측기법을 적용한 레이더의 회전구동 방법의 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 제어부(110)가 레이더의 회전구동을 위한 구동제어신호 u(s)를 출력한다(S110).
풍압에 의한 외란토크 입력부(120)에서 풍압을 입력받고, 입력받은 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)를 출력한다(S120).
회전구동부(130)가 제어부가(110)가 출력한 구동제어신호 u(s) 및 풍압에 의한 외란토크 입력부(120)에서 출력한 외란토크신호 d(s)를 입력받고, 입력받은 구동제어신호 및 외란토크신호에 따라 레이더를 회전구동한다. 그리고 회전구동에 따른 구동 출력신호 y(s)를 출력한다(S130). 여기에서, 구동 출력신호 y(s)는 실제 회전구동에 따른 회전 가속도 정보 등을 포함할 수 있다.
외란관측부(140)는 회전구동부(130)가 출력한 구동 출력신호 y(s)를 입력받아 회전속도오차를 산출하고, 산출된 회전속도오차에 따른 외란 관측값
Figure 112011013411231-pat00022
를 회전구동부(130)의 입력단으로 피드백하여 입력한다(S140). 이때, 비례적분미분 제어 기법이 접목된 외란관측기법이 이용된다. 한편, 외란관측부(140)는 기타 외란관측부(150)에서 풍압 이외의 소정의 외란요인을 입력받고, 구동 출력신호 y(s) 및 앞서 입력받은 외란요인에 의한 외란입력신호 n(s)를 이용하여 회전구동부(120)의 회전속도오차를 산출하고, 산출된 회전속도오차에 따른 외란 관측값
Figure 112011013411231-pat00023
를 회전구동부(130)의 입력단으로 피드백하여 입력하도록 구성될 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 레이더의 회전구동을 위한 구동제어신호 u(s)를 출력하는 제어부;
    외부의 풍압을 입력받고 입력받은 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)를 출력하는 풍압에 의한 외란토크 입력부;
    상기 출력된 구동제어신호 u(s) 및 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)를 입력받고, 입력받은 구동제어신호 u(s) 및 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)에 따라 레이더를 정속으로 회전구동하고, 회전구동에 따른 구동 출력신호 y(s)를 출력하는 회전구동부 및
    상기 출력된 구동 출력신호 y(s)를 입력받아 상기 회전구동부의 회전속도오차를 산출하고, 산출된 회전속도오차에 따른 외란(disturbance) 관측값
    Figure 112011013411231-pat00024
    를 상기 회전구동부의 입력단으로 피드백하여 입력시키는 외란관측부(disturbance observance)를 포함하는 레이더의 회전구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    풍압 이외의 소정의 외란요인을 측정하고, 측정에 따른 외란입력신호 n(s)를 출력하는 기타외란 입력부를 더 포함하는 레이더의 회전구동장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 외란관측부는,
    상기 기타외란 입력부에서 출력된 외란입력신호 n(s)를 입력받고, 입력받은 외란입력신호 n(s) 및 상기 회전구동부에서 출력된 구동 출력신호 y(s)를 이용하여 상기 회전구동부의 회전속도오차를 산출하고, 산출된 회전속도오차에 따른 외란 관측값
    Figure 112011013411231-pat00025
    를 상기 회전구동부의 입력단으로 피드백하여 입력하는 것을 특징으로 하는 레이더의 회전구동장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 외란관측부는,
    상기 입력받은 구동 출력신호 y(s) 및 외란입력신호 n(s)에 상기 회전구동부의 전달함수 G(s)의 역 전달함수(inverse transfer function) 1/Gn(s)를 가하여 출력하는 역모델링 모듈 및
    상기 역모델링 모듈에서 출력되는 신호 a; 상기 제어부에서 출력되는 구동제어신호 u(s) 및 상기 회전구동부로 피드백하여 입력되는 외란 관측값
    Figure 112011013411231-pat00026
    간의 차신호와 상기 외란토크신호 d(s)의 합신호인 신호 b;에 대하여, 상기 신호 a 및 신호 b 간의 차신호를 필터링하여 외란 관측값
    Figure 112011013411231-pat00027
    를 출력하는 필터를 포함하는 레이더의 회전구동장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 회전구동부는,
    하기 수학식 5에 따라 구동되고,
    [수학식 5]
    Gn(s) = 1 / (Js2+Cs)
    여기서, J는 관성(inertia), C는 점성마찰계수(viscous friction coefficient)인 것을 특징으로 하는 레이더의 회전구동장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 필터는,
    하기 수학식 6에 따라 동작하고,
    [수학식 6]
    Figure 112011013411231-pat00028

    여기서, τ는 시상수(time constant), ζ는 차단 주파수(cut-off frequency), σ는 1차 필터 계수(1st ordered filtered coefficient), κ는 이득이고, τ는 상기 회전속도오차에 따라 하기 수학식 7에 따라 업데이트 되고,
    [수학식 7]
    Figure 112011013411231-pat00029

    여기서, 상기 ωd는 정속 회전구동하기 위한 구동제어신호 u(s)에 따른 회전속도이고, 상기 ω는 실제 회전구동에 의한 구동 출력신호 y(s)에 따른 회전속도인 것을 특징으로 하는 레이더의 회전구동장치.
  7. 제어부가 레이더의 회전구동을 위한 구동제어신호 u(s)를 출력하는 단계;
    풍압에 의한 외란토크 입력부에서 풍압을 입력받고, 입력받은 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)를 출력하는 단계;
    회전구동부가 상기 출력된 구동제어신호 u(s) 및 풍압에 의한 외란토크신호 d(s)를 입력받고, 입력받은 구동제어신호 u(s) 및 외란토크신호 d(s)에 따라 레이더를 회전구동하고, 회전구동에 따른 구동 출력신호 y(s)를 출력하는 단계 및
    외란관측부가 상기 출력된 구동 출력신호 y(s)를 입력받아 회전속도오차를 산출하고, 산출된 회전속도오차에 따른 외란 관측값
    Figure 112011013411231-pat00030
    를 회전구동부의 입력단으로 피드백하여 입력하는 단계를 포함하는 레이더의 회전구동 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 외란관측부가 상기 출력된 구동 출력신호 y(s)를 입력받아 회전속도오차를 산출하고, 산출된 회전속도오차에 따른 외란 관측값
    Figure 112011013411231-pat00031
    를 회전구동부의 입력단으로 피드백하여 입력하는 단계는,
    풍압 이외의 소정의 외란요인을 입력받고, 입력받은 외란요인에 의한 외란입력신호 n(s)를 출력하고, 출력된 구동 출력신호 y(s) 및 외란입력신호 n(s)를 이용하여 상기 회전구동부의 회전속도오차를 산출하고, 산출된 회전속도오차에 따른 외란 관측값
    Figure 112011013411231-pat00032
    를 상기 회전구동부의 입력단으로 피드백하여 입력하는 것을 특징으로 하는 레이더의 회전구동 방법.
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