KR101164252B1

KR101164252B1 - Apparatus and method for control of motor using return spring and reducing gear

Info

Publication number: KR101164252B1
Application number: KR1020060000113A
Authority: KR
Inventors: 신규철
Original assignee: 주식회사 현대오토넷
Priority date: 2006-01-02
Filing date: 2006-01-02
Publication date: 2012-07-09
Also published as: KR20070072691A

Abstract

본 발명은 리턴 스프링(Return Spring) 및 감속 기어(Reducing Gear)를 사용하는 모터의 이득 스케줄링(Gain Scheduling) 및 스프링 상수 보상에 의한 제어 성능을 개선시킬 수 있도록 하는 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 리턴 스프링 및 감속 기어를 사용하는 모터의 제어 장치에 있어서, 상기 모터의 목표 위치 값과 상기 모터의 현재 위치 값을 이용하여 에러(Error)를 출력하는 제1 혼합기와, 상기 제1 혼합기에서 출력되는 상기 에러를 이용하여 최대 정지 마찰력을 해소하기 위한 제1 제어값을 산출하는 제1 제어부와, 상기 제1 혼합기에서 출력되는 상기 에러를 이용하여 상기 모터의 정지 에러 발생을 방지하기 위한 제2 제어값을 산출하는 제2 제어부와, 상기 제1 제어값과 상기 제2 제어값을 혼합하여 제3 제어값을 출력하는 제2 혼합기와, 리턴 스프링에 의한 힘을 보상하기 위한 보상값을 출력하는 제3 제어부와, 상기 제3 제어값과 상기 보상값을 혼합하여 최종 제어 값을 출력하는 제3 혼합기를 포함한다.The present invention relates to a motor control apparatus and method for improving control performance by gain scheduling and spring constant compensation of a motor using a return spring and a reducing gear. The present invention is a control device for a motor using a return spring and a reduction gear, comprising: a first mixer for outputting an error using a target position value of the motor and a current position value of the motor, and the first mixer; A first control unit for calculating a first control value for solving the maximum static frictional force by using the error output from the mixer, and for preventing the occurrence of a stop error of the motor using the error output from the first mixer A second control unit for calculating a second control value, a second mixer for mixing the first control value and the second control value and outputting a third control value; And a third controller for outputting a compensation value for compensating the force by the return spring, and a third mixer for mixing the third control value and the compensation value to output a final control value.

모터, 리턴 스프링, 감속 기어, 스프링 상수 보상 Motor, return spring, reduction gear, spring constant compensation

Description

Control device and method of motor using return spring and reduction gear {APPARATUS AND METHOD FOR CONTROL OF MOTOR USING RETURN SPRING AND REDUCING GEAR}

도 1은 일반적인 리턴 스프링과 감속 기어를 사용하는 모터에서의 외력에 따른 마찰력과의 관계를 나타낸 도면, 1 is a view showing the relationship between the friction force according to the external force in the motor using a general return spring and the reduction gear,

도 2는 일반적인 리턴 스프링과 감속 기어를 사용하는 모터에서의 초기 구동전류와 구동속도와의 관계를 나타낸 도면,2 is a view showing the relationship between the initial drive current and the drive speed in a motor using a general return spring and a reduction gear;

도 3은 일반적인 모터에서 회전각과 스프링 힘의 관계를 나타낸 도면,3 is a view showing the relationship between the rotation angle and the spring force in a typical motor,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리턴 스프링 보상 팩터의 예를 나타낸 도면,4 illustrates an example of a return spring compensation factor according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가변 비례 이득을 매핑에 따른 비례 이득과 에러와의 관계를 나타낸 도면,5 is a view illustrating a relationship between a proportional gain and an error according to mapping variable proportional gain according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치의 동작 구조를 개략적으로 도시한 도면.6 is a view schematically showing an operation structure of a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 위치 제어를 목적으로 하는 모터의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 리턴 스프링(Return Spring) 및 감속 기어(Reducing Gear)를 사용하는 모터의 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control apparatus and method for a motor for the purpose of position control, and more particularly to a control apparatus and method for a motor using a return spring and a reducing gear.

일반적으로, 리턴 스프링이라 함은 예를 들어 자동차의 브레이크를 본래의 위치로 돌아오게 하거나, 휠 실린더의 오일을 마스터 실린더로 되돌아가게 하는 것을 의미한다. In general, the return spring means, for example, to return the brake of the vehicle to its original position, or to return the oil of the wheel cylinder to the master cylinder.

한편, 종래 기술에서는 상기 리턴 스프링과 감속 기어를 사용하는 모터의 제어를 위해 저가형 마이크로 제어기(Micro Controller)를 이용하였다. 상기 마이크로 제어기를 이용하여 모터 제어를 하는 경우, 상기 마이크로 제어기의 제어 로직(control logic)이 컴팩트(compact)해야 하는 단점으로 인해, 단순 제어기 예컨대, PD 제어기, PI 제어기 또는 PID 제어기를 사용하였다.Meanwhile, in the related art, a low-cost micro controller is used for controlling the motor using the return spring and the reduction gear. In the case of controlling the motor using the microcontroller, a simple controller such as a PD controller, a PI controller, or a PID controller has been used due to the disadvantage that the control logic of the microcontroller must be compact.

그러나, 일반적으로 상기 리턴 스프링과 감속 기어를 이용하는 모터 제어에서는, 상기에서와 같이 상기 단순 제어기만을 사용했을 경우, 비선형 정지 마찰 저항(Nonlinear Static Friction)에 의해 정지 에러(Static Error), 추종 성능이 저하 되는 등의 여러 문제점들이 발생된다.In general, however, in the motor control using the return spring and the reduction gear, when only the simple controller is used as described above, the static error and the following performance are deteriorated due to nonlinear static friction. Many problems arise.

이하, 상기와 같이 종래 기술에 따른 문제점을 첨부한 도면들을 참조하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, a problem according to the prior art as described above will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일반적인 리턴 스프링과 감속 기어를 사용하는 모터에서의 외력에 따른 마찰력과의 관계를 나타낸 도면이며, 도 2는 일반적인 리턴 스프링과 감속 기어 를 사용하는 모터에서의 초기 구동전류와 구동속도와의 관계를 나타낸 도면이다.1 is a view showing the relationship between the friction force according to the external force in the motor using a general return spring and the reduction gear, Figure 2 is the relationship between the initial drive current and the drive speed in the motor using a general return spring and reduction gear Figure shows the relationship.

상기 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 모터는 외력이 최대 정지 마찰력 이상이 되어야 초기 동작된다. 이후, 상기 초기 동작이 진행되면 상기 마찰력은 운동 마찰력 영역으로 넘어간다. 이때, 상기 외력을 최대 정지 마찰력 이상으로 인가하게 되면, 그에 상응하여 동작 속도가 상기 도 2에 나타낸 바와 같이 A의 속도로 구동되게 된다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the motor is initially operated when the external force is equal to or greater than the maximum static frictional force. Then, when the initial operation proceeds, the frictional force is transferred to the kinetic frictional force region. At this time, when the external force is applied above the maximum static frictional force, the operating speed is correspondingly driven at the speed of A as shown in FIG.

따라서 에러(error)가 작은 영역에서 단순 제어기를 사용하게 되면, 이득(Gain)이 크기에 따라 정지 에러(Static Error)가 증가하거나, 오버슈트/언더슈트(Overshoot/Undershoot)가 커지는 등의 제어 성능을 저하시키게 된다.Therefore, when the simple controller is used in the area where the error is small, the control performance such as the static error increases or the overshoot / undershoot increases as the gain increases. Will lower.

도 3은 일반적인 모터에서 회전각과 스프링 힘의 관계를 나타낸 도면이다.3 is a view showing the relationship between the rotation angle and the spring force in a general motor.

상기 도 3에 도시한 바와 같이, 리턴 스프링에 따른 스프링 힘(spring force)에 의해 제어 속도가 감소하게 되고, 정지 에러가 증가하는 등의 성능 저하 현상이 발생함을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, it can be seen that the control speed decreases due to a spring force corresponding to the return spring, and a performance degradation phenomenon such as an increase in a stop error occurs.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 리턴 스프링 및 감속 기어를 사용하는 모터의 제어 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 모터 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a motor control apparatus and method for improving the control performance of a motor using a return spring and a reduction gear. .

본 발명의 다른 목적은 리턴 스프링 및 감속 기어를 사용하는 모터의 이득 스케줄링 및 스프링 상수 보상을 통해 모터 제어 성능을 개선시킬 수 있도록 하는 모터 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a motor control apparatus and method for improving motor control performance through gain scheduling and spring constant compensation of a motor using a return spring and a reduction gear.

본 발명의 또 다른 목적은 저가형 제어기에 의한 리턴 스프링과 감속 기어를 가지는 모터 제어시 발생하는 정지 에러, 오버슈트, 언더슈트 문제를 해결할 수 있는 모터 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a motor control apparatus and method capable of solving the stop error, overshoot, and undershoot problems which occur when controlling a motor having a return spring and a reduction gear by a low-cost controller.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 시스템은; 리턴 스프링 및 감속 기어를 사용하는 모터의 제어 장치에 있어서, 상기 모터의 목표 위치 값과 상기 모터의 현재 위치 값을 이용하여 에러(Error)를 출력하는 제1 혼합기와, 상기 제1 혼합기에서 출력되는 상기 에러를 이용하여 최대 정지 마찰력을 해소하기 위한 제1 제어값을 산출하는 제1 제어부와, 상기 제1 혼합기에서 출력되는 상기 에러를 이용하여 상기 모터의 정지 에러 발생을 방지하기 위한 제2 제어값을 산출하는 제2 제어부와, 상기 제1 제어값과 상기 제2 제어값을 혼합하여 제3 제어값을 출력하는 제2 혼합기와, 리턴 스프링에 의한 힘을 보상하기 위한 보상값을 출력하는 제3 제어부와, 상기 제3 제어값과 상기 보상값을 혼합하여 최종 제어 듀티(control duty)를 출력하는 제3 혼합기를 포함한다.A system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object; A control apparatus for a motor using a return spring and a reduction gear, comprising: a first mixer outputting an error using a target position value of the motor and a current position value of the motor, and output from the first mixer; A first control unit for calculating a first control value for solving the maximum static frictional force using the error, and a second control value for preventing occurrence of a stop error of the motor by using the error output from the first mixer; A second control unit for calculating a value, a second mixer for mixing the first control value and the second control value to output a third control value, and a third outputting a compensation value for compensating a force caused by a return spring. A control unit and a third mixer for mixing the third control value and the compensation value to output a final control duty.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법은; 리턴 스프링 및 감속 기어를 사용하는 모터의 제어 방법에 있어서, 상기 모터의 목표 위치 값과 상기 모터의 현재 위치 값을 이용하여 에러(Error)를 산출하는 과정과, 상기 에러를 이용하여 최대 정지 마찰력을 해소하기 위한 제1 제어값을 산출하는 과정과, 상기 에러를 이용하여 상기 모터의 정지 에러 발생을 방지하기 위한 제2 제어값을 산출하는 과정과, 리턴 스프링에 의한 힘을 보상하기 위한 보상값을 산출하 는 과정과, 상기 제1 제어값, 상기 제2 제어값 및 상기 보상값을 이용하여 모터 제어를 위한 최종 제어 값을 산출하는 과정을 포함한다.Method according to an embodiment of the present invention for achieving the above objects; A method of controlling a motor using a return spring and a reduction gear, the method comprising calculating an error using a target position value of the motor and a current position value of the motor, and using the error to calculate a maximum static frictional force. Calculating a first control value for solving the problem; calculating a second control value for preventing occurrence of a stop error of the motor by using the error; and a compensation value for compensating the force by the return spring. And calculating a final control value for motor control using the first control value, the second control value, and the compensation value.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 동작 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그리고 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

제안하는 본 발명은 자동차의 모터에 관한 것으로서, 상기 모터의 효율적인 위치 제어를 통해 모터 제어 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명의 실시예에서는 리턴 스프링(Return Spring) 및 감속 기어(Reducing Gear)를 사용하는 모터의 이득 스케줄링(Gain Scheduling) 및 스프링 상수 보상에 의한 제어 성능을 개선시킬 수 있도록 하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a motor of an automobile, and relates to a control device and a method for improving motor control performance through efficient position control of the motor. In particular, an embodiment of the present invention relates to improving control performance by gain scheduling and spring constant compensation of a motor using a return spring and a reducing gear.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 제안하는 본 발명의 실시예에서는 종래 기술에서 설명한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 팩터(factor)를 고려한다.Prior to the detailed description of the present invention, the proposed embodiment of the present invention considers the following factors to solve the problems described in the prior art.

1) 리턴 스프링에 의한 힘(force)을 보상하기 위한 팩터1) Factor for compensating force by return spring

2) 초기 최대 정지 마찰력을 극복하기 위한 팩터2) Factor to overcome initial maximum static friction

먼저, 상기 리턴 스프링에 의한 힘을 보상하기 위하여, 본 발명의 실시예에서는 제어 변수에 상기 리턴 스프링 보상 팩터를 추가한다. 이를 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.First, in order to compensate for the force caused by the return spring, the embodiment of the present invention adds the return spring compensation factor to a control variable. This will be described with reference to the drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리턴 스프링 보상 팩터의 예를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of a return spring compensation factor according to an embodiment of the present invention.

상기 도 4에 도시한 바와 같이, 모터의 리턴 스프링에 의한 힘은 모터의 회전각에 비례하여 증가하게 된다. 이는 모터의 회전각이 클수록 상기 리턴 스프링의 회전이 커짐에 따라 스프링 탄성에 의한 힘이 증가하기 때문이다.As shown in FIG. 4, the force by the return spring of the motor increases in proportion to the rotation angle of the motor. This is because, as the rotation angle of the motor increases, the force due to spring elasticity increases as the rotation of the return spring increases.

이때, 상기 도 4에 나타낸 바와 같이, 0도 위치에서의 스프링에 의한 힘에 비해서, 90도 위치에서의 힘은 상대적으로 적은 변화를 가짐을 알 수 있다. 이는 통상적으로 모터 제작시, 0도 위치에서의 스프링 회전을 수십회 가한 상태에서 제작하기 때문이다. 따라서 상기 도 4에서 나타낸 바와 같이 0도와 90도 위치의 스프링 힘의 중간 값을 본 발명의 실시예에서는 리턴 스프링 팩터로 설정하고, 이를 통해 종래 기술에서와 같이 모터 제어시 발생하는 제어 문제를 제거할 수 있도록 한다.At this time, as shown in FIG. 4, it can be seen that the force at the 90-degree position has a relatively small change compared to the force by the spring at the 0-degree position. This is because the motor is manufactured in a state in which a spring rotation at a zero degree position is applied dozens of times during manufacturing of the motor. Therefore, as shown in FIG. 4, the intermediate value of the spring force at the 0 degree and 90 degree positions is set as the return spring factor in the embodiment of the present invention, thereby eliminating the control problem occurring when controlling the motor as in the prior art. To help.

다음으로, 상기 초기 최대 정지 마찰력을 극복하기 위하여 본 발명의 실시예에서는 가변 비례 이득(Variable Proportional Gain)을 적용한다. 이를 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.Next, in order to overcome the initial maximum static frictional force, an embodiment of the present invention applies a variable proportional gain. This will be described with reference to the drawings.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가변 비례 이득을 매핑에 따른 비례 이득과 에러와의 관계를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a relationship between a proportional gain and an error according to mapping a variable proportional gain according to an embodiment of the present invention.

상기 도 5를 참조하면, 상기 도 5는 최대 정지 마찰력과 운동 마찰력의 차이를 보상하기 위한 가변 비례 이득을 나타낸 도면이다. 통상적으로 상기 최대 정지 마찰력은 모터가 정지하고 있는 상황에서 발생하게 되며, 상기 모터의 구동이 시작되면, 상기 최대 정지 마찰력은 운동 마찰력으로 되어 상기한 도 1에서 나타낸 바와 같이 그 힘이 감소하게 된다.Referring to FIG. 5, FIG. 5 is a view illustrating a variable proportional gain for compensating a difference between a maximum static frictional force and a kinetic frictional force. Typically, the maximum static frictional force is generated in a situation where the motor is stopped, and when the driving of the motor is started, the maximum static frictional force becomes a kinetic frictional force so that the force decreases as shown in FIG.

본 발명의 실시예에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 상기 도 5에 나타낸 바와 같이 에러가 적은 영역, 즉 목표 위치와 현재 위치의 차가 적은 영역에서 상기 비례 이득을 크게 설정함으로써, 최대 정지 마찰력을 극복할 수 있도록 하고, 상기 에러가 큰 영역, 즉 목표 위치와 현재 위치의 차가 큰 영역에서는 일반적인 비례 이득과 같이 적용한다.In the embodiment of the present invention, in order to solve this problem, as shown in FIG. 5, the maximum static frictional force can be overcome by setting the proportional gain large in an area having low error, that is, an area having a small difference between the target position and the current position. In the region where the error is large, that is, the region where the difference between the target position and the current position is large, it is applied as a general proportional gain.

그러면 이하에서는, 상기에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 바람직한 동작 실시예를 살펴보기로 한다.Next, a preferred operating embodiment according to the embodiment of the present invention as described above will be described.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어기의 동작 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.6 is a view schematically showing an operation structure of a motor controller according to an embodiment of the present invention.

상기 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치는, 상기 모터의 목표 위치 값과 상기 모터의 현재 위치 값을 이용하여 에러(Error)를 출력하는 제1 혼합기(610)와, 상기 제1 혼합기(610)에서 출력되는 상기 에러를 이용하여 최대 정지 마찰력을 해소하기 위한 제1 제어값을 산출하여 출력하는 제1 제어부(620)와, 상기 제1 혼합기(610)에서 출력되는 상기 에러를 이용하여 상기 모터의 정지 에러 발생을 방지하기 위한 제2 제어값을 산출하여 출력하는 제2 제어부(630)와, 상기 제1 제어부(620)에 의한 제1 제어값과, 상기 제2 제어부(630)에 의한 제2 제어값을 각각 입력하여 혼합하여 제3 제어값을 출력하는 제2 혼합기(640) 와, 리턴 스프링에 의한 힘을 보상하기 위한 보상값을 출력하는 제3 제어부(650)와, 상기 제2 혼합기(640)에 의한 제3 제어값과 상기 제3 제어부(650)에 의한 보상값을 혼합하여 최종 제어 듀티(control duty)를 출력하는 제3 혼합기(660)를 포함한다.As shown in FIG. 6, in the motor control apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention, the first mixer 610 outputs an error by using a target position value of the motor and a current position value of the motor. And a first control unit 620 for calculating and outputting a first control value for solving the maximum static frictional force by using the error output from the first mixer 610, and outputting from the first mixer 610. A second control unit 630 for calculating and outputting a second control value for preventing occurrence of a stop error of the motor by using the error, a first control value by the first control unit 620, and the first control value; A second mixer 640 for inputting and mixing the second control values by the second control unit 630 to output a third control value, and a third control unit for outputting a compensation value for compensating the force by the return spring; 650, the third control value by the second mixer 640 and Mixing a compensation value according to the third group controller (650) to a third mixer 660 and outputting a final control duty (control duty).

상기 도 6을 참조하면, 먼저, 본 발명의 실시예에 따라 모터를 제어하기 위한 최종 제어 듀티(control Duty)는 하기 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 6, first, a final control duty for controlling a motor according to an embodiment of the present invention may be represented by Equation 1 below.

상기 <수학식 1>에 나타낸 바와 같이, 상기 P Control은 상기한 최대 정지 마찰력을 해결하기 위해 적용된 비례 제어항을 나타내며, 상기 Return Spring Factor는 상기한 리턴 스프링에 의한 힘 보상을 해결하기 위해 적용된 리턴 스프링 팩터를 나타내며, 상기 I Control은 모터의 편차 및 부하 변화 등에 의한 영향에 의해 정지 에러(Static Error) 발생을 방지하기 위한 제어항을 나타낸다.As shown in Equation 1, the P control represents a proportional control term applied to solve the maximum static frictional force, and the Return Spring Factor is a return applied to solve the force compensation by the return spring. The spring factor represents the spring factor, and the I control represents a control term for preventing the occurrence of a static error due to the influence of the motor deviation and the load change.

여기서, 상기 최대 정지 마찰력을 해결하기 위한 상기 P Control와, 상기 정지 에러 발생을 해결하기 위한 상기 I Control은 각각 하기 <수학식 2> 및 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있다.Herein, the P control for solving the maximum static frictional force and the I control for solving the occurrence of the stop error may be represented by Equations 2 and 3, respectively.

상기 <수학식 3>에서 상기 Error Sum은 에러 적분 값을 나타낸 것으로, 에러에 대한 적분을 통해 구할 수 있다.In Equation 3, the Error Sum represents an error integration value and can be obtained through integration of an error.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 리턴 스프링 및 감속 기어를 사용하는 모터의 제어 성능을 개선하기 위하여 이득 스케줄링 및 스프링 상수 보상에 의한 방안을 제안한다.As described above, an embodiment of the present invention proposes a scheme by gain scheduling and spring constant compensation to improve the control performance of a motor using a return spring and a reduction gear.

즉, 상기 도 6에서와 같이, 모터를 제어하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치는 먼저, 모터의 목표 위치와 상기 모터의 현재 위치의 차 즉, 에러를 계산한다. 이후 상기 에러를 이용하여 상기 <수학식 2>에 나타낸 바와 같은, 최대 정지 마찰력을 해결하기 위한 제1 제어값(P control) 및 상기 <수학식 3>에 나타낸 바와 같은, 모터의 편차 및 정지 에러(Static Error) 발생을 방지하기 위한 제2 제어값(I control)을 각각 구한다. 이때, 바람직하게는 상기 제1 제어값 즉, 상기 P control은 가우시안 분배(Gaussian Distribution) 방식을 사용하여 구할 수 있다.That is, as shown in FIG. 6, the motor control apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention for controlling the motor first calculates a difference, that is, an error between the target position of the motor and the current position of the motor. Then, using the error, the first control value P control for solving the maximum static frictional force as shown in Equation 2 and the deviation and stop error of the motor as shown in Equation 3 Each second control value I control for preventing occurrence of (Static Error) is obtained. In this case, preferably, the first control value, that is, the P control may be obtained by using a Gaussian distribution method.

그런 다음, 상기 구한 상기 제1 제어값과 상기 제2 제어값을 차를 계산하여 제3 제어값을 구한다. 마지막으로 상기 구해진 제3 제어값에 상기 <수학식 1>에 나타낸 바와 같이 상기 Return Spring Factor를 추가하여 최종 제어 듀티를 구하고, 상기 최종 제어 듀티를 통해 상기 모터를 제어하게 된다.Then, a third control value is obtained by calculating a difference between the obtained first control value and the second control value. Finally, as shown in Equation 1, the return control factor is added to the obtained third control value to obtain a final control duty, and the motor is controlled through the final control duty.

한편, 바람직하게는 상기 목표 위치와 현재 위치의 차가 적은 영역 즉, 에러가 적은 영역에서는 상기 제1 제어값을 크게 설정하여 상기 최대 정지 마찰력을 해소하고, 상기 목표 위치와 현재 위치의 차가 큰 영역 즉, 에러가 큰 영역에서는 일반적인 제어값 즉, 일반적인 비례 이득을 적용한다.On the other hand, preferably, in the region where the difference between the target position and the current position is small, that is, the region where the error is small, the first control value is set to be large to solve the maximum static frictional force, and the region where the difference between the target position and the current position is large. In general, the general control value, that is, the general proportional gain, is applied in the region where the error is large.

이상에서 살펴본 바와 같이, 제안하는 본 발명의 실시예에서는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the embodiments of the present invention have been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is seen by those of ordinary skill in the art. Various modifications and variations are possible without departing from the spirit of the invention and the equivalent scope of the claims to be described below.

이상 상술한 바와 같은 본 발명의 리턴 스프링 및 감속 기어를 사용하는 모터의 제어 장치 및 방법에 따르면, 리턴 스프링 및 감속 기어를 사용하는 모터의 제어 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 리턴 스프링 및 감속 기어를 사용하는 모터의 이득 스케줄링 및 스프링 상수 보상을 통해 모터 제어 성능을 개선시킬 수 있다. 이를 통해 본 발명에서는 저가형 제어기에 의한 리턴 스프링과 감속 기어를 가지는 모터 제어시 발생하는 정지 에러(Static Error), 오버슈트(Overshoot), 언더슈트(Undershoot) 등의 문제를 해결할 수 있다.According to the control device and method of the motor using the return spring and the reduction gear of the present invention as described above, it is possible to improve the control performance of the motor using the return spring and the reduction gear. Gain control and spring constant compensation for motors using return springs and reduction gears can also improve motor control performance. Through this, in the present invention, problems such as static error, overshoot, undershoot, and the like, which occur when controlling a motor having a return spring and a reduction gear by a low-cost controller, can be solved.

Claims

In the control apparatus of the motor using a return spring and a reduction gear,

A first mixer outputting an error using a target position value of the motor and a current position value of the motor;

A first control unit for calculating a first control value for solving the maximum static frictional force by using the error output from the first mixer;

A second controller which calculates a second control value for preventing occurrence of a stop error of the motor by using the error output from the first mixer;

A second mixer configured to output the third control value by mixing the first control value and the second control value;

A third controller for outputting a compensation value for compensating the force by the return spring;

And a third mixer for mixing the third control value and the compensation value to output a final control value.

The method of claim 1,

And the first control unit calculates the first control value through the following procedure.

The P control represents a proportional control value for overcoming the maximum static frictional force, the Error represents a difference between the target position and the current position of the motor, and the P gain represents a proportional gain.

The method of claim 1,

And the second control unit calculates the second control value through the following procedure.

However, I control represents a control value for preventing a static error caused by deviation of the motor and load conversion, I gain represents a deviation gain, and Error Sum represents an error integration value.

The method of claim 1,

The final control duty for controlling the motor is calculated by the following procedure.

In the control method of the motor using a return spring and a reduction gear,

Calculating an error using a target position value of the motor and a current position value of the motor;

Calculating a first control value for solving the maximum static frictional force by using the error;

Calculating a second control value for preventing occurrence of a stop error of the motor by using the error;

Calculating a compensation value for compensating the force by the return spring,

And calculating a final control value for motor control by using the first control value, the second control value, and the compensation value.

The method of claim 5,

And the first control value is calculated through the following procedure.

However, the P control represents a proportional control value for overcoming the maximum static frictional force, the Error represents a difference value between the target position and the current position of the motor, and the P Gain represents a proportional gain.

The method of claim 5,

And the second control value is calculated through the following procedure.

The method of claim 5,

And the final control value is calculated through the following procedure.