KR101541462B1 - 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 제어 장치는 제1 경로로부터 입수된 제1 입력값과 제2 경로로부터 입수된 제2 입력값을 처리하고 부하의 제어값을 생성하는 제어부 및 상기 제어부의 입력단에 배치되고 상기 제1 입력값과 상기 제2 입력값의 비율을 조절하는 조절부를 포함할 수 있다.

Description

제어 장치{CONTROLLER}

본 발명은 부하의 동작이 지령값을 추종하도록 제어하는 장치에 관한 것이다.

서보 제어 시스템의 도입으로 부하의 동작을 세밀하게 제어할 수 있게 되었다.

서보 제어 시스템에 적용되는 제어 방식으로 PID(Proportional, Integral and Differential) 제어가 이용될 수 있다. 그런데, PID 제어의 경우 과도 응답 구간을 신속하고 신뢰성 있게 정상 응답 구간으로 전이시키는 기술이 지속적으로 요구되고 있다.

일예로, 한국등록특허공보 제1381962호에는 적분 제어기로 인한 와인드업 현상을 방지하는 기술이 개시되고 있다.

한국등록특허공보 제1381962호

본 발명은 부하의 동작이 신속하고 신뢰성 있게 지령값을 추종하도록 하는 제어 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시예로서, 본 발명의 제어 장치는, 제1 경로로부터 입수된 제1 입력값과 제2 경로로부터 입수된 제2 입력값을 처리하고 부하의 제어값을 생성하는 제어부; 및 상기 제어부의 입력단에 배치되고 상기 제1 입력값과 상기 제2 입력값의 비율을 조절하는 조절부; 를 포함한다.

일 실시예로서, 상기 제1 경로는 상기 부하의 제어 시스템에서 상기 부하로 피드포워드되는 경로이고, 상기 제2 경로는 상기 부하의 제어 시스템에서 상기 부하로부터 피드백되는 경로이다.

일 실시예로서, 상기 제어부는 입력된 값을 미분하고 설정 게인으로 곱하는 제1 제어기를 포함한다.

일 실시예로서, 상기 조절부에는 상기 제1 경로에 배치되는 제1 게인부, 상기 제2 경로에 배치되는 제2 게인부 및 상기 제1 게인부의 출력값과 상기 제2 게인부의 출력값을 합산하는 합산기가 마련된다. 상기 합산기의 출력값은 상기 제어부로 입력되며, 상기 제1 게인부의 제1 게인과 상기 제2 게인부의 제2 게인의 합은 1인 것이 바람직하다.

일 실시예로서, 상기 조절부는 상기 제1 입력값을 α배시켜 상기 제어부로 제공하고, 상기 제2 입력값을 (1-α)배시켜 상기 제어부로 제공한다. 여기서, 0≤α≤1이 바람직하다.

일 실시예로서, 상기 조절부에는 상기 제1 경로에 배치되는 제1 게인부, 상기 제2 경로에 배치되는 제2 게인부 및 상기 제1 게인부의 출력값과 상기 제2 게인부의 출력값을 합산하는 합산기가 마련된다. 상기 합산기의 출력값은 상기 제어부로 입력되며, 상기 제1 게인부의 제1 게인과 상기 제2 게인부의 제2 게인의 합은 상수일 수 있다.

일 실시예로서, 본 발명의 제어 장치는, 입력값을 미분하는 제어부; 및 상기 제어부의 입력단에 배치되는 조절부;를 포함한다. 상기 조절부에는 상기 제어부로 피드포워드되는 제1 입력값과 상기 제어부로 피드백되는 제2 입력값이 입력되며, 상기 조절부는 상기 제1 입력값과 상기 제2 입력값 중 하나가 상기 제어부로 입력되는 것을 차단할 수 있다.

일 실시예로서, 상기 제1 입력값이 차단되면 상기 제어부는 미분 제어기로 동작되고, 상기 제2 입력값이 차단되면 상기 제어부는 피드포워드 제어기로 동작된다.

일 실시예로서, 본 발명의 제어 장치는, 모터의 제어 시스템에서 위치 지령을 피드포워드하는 제1 피드포워드 제어기 및 제2 피드포워드 제어기;를 포함한다.

여기서, 상기 제1 피드포워드 제어기는 상기 위치 지령을 미분하고 제1 게인을 곱한 제1 값을 상기 제어 시스템의 제1 노드부로 제공한다. 상기 제2 피드포워드 제어기는 상기 제1 피드포워드 제어기로부터 상기 제1 노드부로 제공되는 상기 제1 값을 미분하고 제2 게인을 곱한 후 상기 제어 시스템의 제2 노드부로 제공할 수 있다.

일 실시예로서, 본 발명의 제어 장치는, 상기 제2 피드포워드 제어기의 입력단에 배치되는 조절부;를 포함한다. 상기 조절부는 상기 모터로부터 획득된 위치를 미분한 속도값의 에러값과 상기 제1 값의 비율을 조절할 수 있다.

일 실시예로서, 상기 제2 피드포워드 제어기의 입력단에 배치되는 조절부는, 하나의 인자 조절에 의하여 상기 모터로부터 획득된 위치를 미분한 속도값의 에러값과 상기 제1 값의 비율을 조절하는 원 파라미터 튜닝(one parameter tunning) 수단이다.

일 실시예로서, 상기 제어 시스템에는 상기 모터로부터 획득된 위치와 상기 위치 지령의 차이값이 산출되는 산출기가 마련되고, 상기 산출기와 상기 제1 노드부의 사이에는 상기 모터의 위치를 제어하는 위치 제어기가 마련된다.

일 실시예로서, 상기 제1 노드부와 상기 제2 노드부의 사이에는 상기 모터의 속도를 제어하는 속도 제어기가 마련된다.

본 발명의 제어 장치는 제어부로 입력되는 제1 입력값과 제2 입력값의 비율을 조절하는 조절부를 포함하며, 부하의 동작이 지령값을 신뢰성 있게 추종하도록 할 수 있다.

도 1은 위치를 결정하는 제어 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 위치를 결정하는 다른 제어 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 3은 도 2의 제어 시스템의 각 블록을 간략화한 제어 블록 선도이다.
도 4는 본 발명의 제어 장치를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 제어 장치를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제어부가 미분 제어기로 기능하는 상태를 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 위치를 결정하는 제어 시스템을 나타낸 개략도이다.

제어 시스템에는 위치 제어기(10), 속도 제어기(20), 토오크 앰프(30), 모터 및 미분기(50)가 마련될 수 있다.

위 제어 시스템은 관성이 J[N·m·S²]인 모터의 위치 θ[rad]를 제어할 수 있다.

모터는 제어 시스템에 의해 제어되는 부하(40)에 해당하는 것으로, 모터에는 위치 θ를 측정할 수 있는 엔코더가 구비될 수 있다.

입력기 등 상위 수단으로부터 전달된 위치 지령 θr과 엔코더로부터 측정된 모터의 실제 위치 θ의 차이에 해당하는 위치 편차(θr-θ)는 위치 제어기(10)로 입력될 수 있다.

위치 제어기(10)는 위치루프게인 Kp[1/s]에 의해 그 편차가 Kp배된 값을 모터로의 속도지령 ωr[rad/s]로서 출력하는 비례 제어기를 포함할 수 있다. 경우에 따라 위치 제어기(10)에는 적분 제어기가 추가될 수 있다.

미분기(50)는 모터의 위치 θ[rad]를 미분하여 모터의 속도 ω[rad/s]를 출력한다.

속도 제어기(20)는 속도 지령 ωr[rad/s]와 모터의 속도 ω[rad/s]와의 속도편차를 입력받고, 속도루프게인 Kv[N·m·s]에 의해 그 편차를 Kv배한 값을 모터로의 토오크 지령 Tref[N·m]로서 출력하는 비례 제어기일 수 있다.

토오크 앰프(30)는 토오크 지령 Tref를 입력받고, 토오크 지령 Tr을 발생시켜 모터를 구동한다.

즉, 위 제어 시스템은 위치 지령 θr에 모터의 위치 θ를 추종시키기 위한 것이며, 모터의 위치 θ는 위치지령 θr에 대한 위치 응답일 수 있다.

위 제어 시스템에는 피드백된 모터의 위치 응답 θ를 이용해 위치 결정 제어를 행하는 소위 피드백 제어 방식이 적용된 상태이다.

그러나, 이와 같은 피드백 제어 방식의 제어 시스템에서 위치루프게인 Kp, 속도루프게인 Kv의 값은 유한의 값으로 상한치를 갖고 있다.

그 때문에 모터의 위치응답 θ는 위치 지령 θr과는 완전하게 일치하지 않고, 이른바 서보 지연이 발생할 수 있다.

이러한 서보 지연을 해소하기 위해 제어 시스템에는 피드백 제어 방식과 함게 피드포워드 제어 방식이 적용될 수 있다. 피드백 제어 루프에 의하여 출력 신호가 피드백되고, 피드백되는 출력 신호와 지령 신호의 차이를 구하여 제어 신호를 만들어내는 피드백 루프에 피드포워드 루프가 병렬 설치되면, 예측값 또는 추정값 입력에 의한 보상 작용에 의하여 피드백 루프의 서보 지연을 해소한다.

도 2는 위치를 결정하는 다른 제어 시스템을 나타낸 개략도이다.

도 2에 도시된 제어 시스템은 도 1의 제어 시스템을 구성하는 요소 외에 피드포워드 제어기를 구비할 수 있다.

제1 피드포워드 제어기(60)는 위치 지령 θr을 미분하고, 그 미분치를 제1 피드포워드 게인 Kff1[1/s]에 의해 Kff1배 한 값을 출력한다.

이 값은 위치 제어기(10)로부터 출력되는 속도 지령 ωr[1/s]에 가산되는 제1 피드포워드 보상량일 수 있다.

이와 같이 함으로써 제어 시스템에서는 위치 지령 θr로부터 직접 생성된 서보 지연 요소를 포함하지 않는 속도 지령을 기초로 속도루프처리가 행해지고, 이로 인해 피드백 제어만 적용된 시스템과 비교하여 서보 지연을 해소할 수 있다.

제2 피드포워드 제어기(70)는 제1 피드포워드 제어기(60)로부터 출력된 제1 피드포워드 보상량을 미분하고, 그 미분값을 제2 피드포워드 게인 Kff2에 의해 Kff2배 한 값을 제2 피드포워드 보상량으로서 출력할 수 있다.

제2 피드포워드 보상량은 속도 제어기(20)로부터 출력된 값에 가산되고, 그 가산된 값이 토오크 지령 Tr로서 토오크 앰프(30)에 입력된다.

위와 같이 2단 피드포워드되는 제어 시스템에 따르면 토오크 앰프(30)는 서보 지연 요소를 포함하지 않는 토오크 지령 Tr을 기초로 모터를 구동할 수 있다.

도 2의 제어 시스템에서는 속도 피드포워드 제어와 토오크 피드포워드 제어를 함께 행함으로써 피드백 제어에 의해 발생하는 서보 지연을 보상할 수 있다.

도 2에 도시된 제어 시스템의 제어 성능은 피드포워드 게인 Kff1, Kff2값에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 피드포워드 게인 Kff1, Kff2를 최적인 값으로 설정하고, 서보 지연이 최소화되는 상태에서 모터의 제어가 행해지는 것이 좋다.

또한 피드포워드 게인 Kff1 = 1로 하면, 제어 시스템의 제어 블록 선도는 도 3과 같이 된다. 또한 피드포워드 게인 Kff2 = J로 하면 위치 지령 θr에서 위치 응답 θ까지의 전달 함수 G의 값은 1이 될 수 있다. 따라서, 위치 지령 θr과 위치 응답 θ사이에 지연이 없어지며, 제어 시스템의 서보 지연은 0이 된다.

그러나, 실제로는 제어 대상인 모터의 관성 J 등의 물리량은 완전히 파악되지 않는 경우가 많으므로, 피드포워드 게인 Kff1, Kff2의 값을 최적값으로 설정하는 것이 곤란하다.

따라서, 실질적으로 모터의 위치 결정을 행할 때 오버슈트나 언더슈트 등의 현상이 발생한다. 구체적으로, Kff2 = J로 하면 제어 시스템의 서보 지연은 0이 되지만, J의 값을 알지 못하는 경우에는 피드포워드 게인 Kff2의 값을 J의 값으로 설정할 수 없기 때문에 응답에 오버슈트나 언더슈트가 발생할 수 있다.

이와 같은 오버슈트를 없애기 위해서는 제1 피드포워드 게인 Kff1의 값을 내리거나, 제2 피드포워드 게인의 출력에 필터를 배치하는 등의 대책을 취할 수 있다. 그러나, 이에 따르면 다시 서보 지연이 발생할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제어 장치를 나타낸 개략도이다.

도 4에 도시된 제어 장치는 제어부(110) 및 조절부(130)를 포함할 수 있다.

제어부(110)는 제1 경로 ①로부터 입수된 제1 입력값 ⓐ와 제2 경로 ②로부터 입수된 제2 입력값 ⓑ를 처리하고, 부하(40)의 제어값을 생성할 수 있다.

이때의 제어부(110)는 앞에서 살펴본, 위치 제어기(10), 속도 제어기(20), 피드포워드 제어기 등일 수 있다. 이외에도 제어부(110)는 미분 제어기, 적분 제어기, 비례 제어기 등을 포함할 수 있다.

조절부(130)는 제어부(110)의 입력단에 배치되고, 제1 경로 ①로부터 입수된 제1 입력값 ⓐ와, 제2 경로 ②로부터 입수된 제2 입력값 ⓑ의 비율을 조절할 수 있다.

제1 경로 ①과 제2 경로 ②는 제어부(110)의 종류에 따라 다양할 수 있다.

일예로 제어부(110)가 앞에서 설명된 제2 피드포워드 제어기(70)의 위치에 배치되는 경우, 제1 경로 ①은 제어 시스템에서 부하(40)로 피드포워드되는 경로일 수 있다. 그리고, 제2 경로 ②는 제어 시스템에서 부하(40)로부터 피드백되는 경로일 수 있다.

위 예의 경우 제어부(110)는 입력된 값을 미분하고 설정 게인 K를 곱하는 제1 제어기를 포함할 수 있다.

위 제1 제어기는 피드포워드되는 제1 경로 ①에 대해서는 피드포워드 제어기로 기능하고, 피드백되는 제2 경로 ②에 대해서는 미분 제어기로 기능할 수 있다.

앞에서 살펴본 바와 같이 피드백 제어와 피드포워드 제어가 함께 마련된 제어 시스템에서 모터의 관성 J의 값을 알지 못하는 경우 응답에 오버슈트나 언더슈트가 발생할 수 있다. 이 상태에서 오버슈트 등을 없애기 위해 피드포워드 제어기의 후단에 필터 등이 마련되면 피드포워드 제어가 도입된 목적인 서보 지연 억제효과가 훼손되므로 바람직하지 못하다.

본 발명의 제어부(110)에는 피드포워드되는 제1 입력값과 피드백되는 제2 입력값이 조절부(130)에 의해 비율이 조절된 상태로 함께 입력될 수 있다.

일예로, 제2 입력값은 위치 지령 등의 지령값과 피드백된 측정값의 차이인 에러값일 수 있다. 이때, 제1 제어기는 제2 입력값에 대해 미분 제어기로 기능하므로, 에러값의 변화를 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 제1 제어기로부터 오버 슈트 등이 감소된 결과값을 획득할 수 있다.

따라서, 부하(40)의 관성 등을 모를 때 발생되는 피드포워드 제어의 문제점인 오버 슈트를 해소할 수 있다.

그런데, 미분 제어기의 경우 게인이 커지면 오히려 오버 슈트가 증가하는 부작용이 나타날 수 있고, 이에 따라 서보 지연이 발생할 수 있다.

이러한 미분 제어기의 부작용은 제1 입력값의 처리를 통해 해소될 수 있다.

제1 제어기는 제1 입력값에 대해 피드포워드 제어기로 기능하므로, 서보 지연을 억제시켜 미분 제어기의 부작용을 해소할 수 있다.

제어부(110)로부터 최적의 출력값이 출력되도록 하기 위해, 조절부(130)는 제1 입력값과 제2 입력값의 비율을 적절하게 조절하도록 구성될 수 있다.

일예로, 조절부(130)에는 제1 경로 ①에 배치되는 제1 게인부(131), 제2 경로 ②에 배치되는 제2 게인부(132) 및 제1 게인부(131)의 출력값과 제2 게인부(132)의 출력값을 합산하는 합산기(133)가 마련될 수 있다.

제1 게인부(131)는 제1 입력값 ⓐ에 제1 게인을 곱하고, 제2 게인부(132)는 제2 입력값 ⓑ에 제2 게인을 곱할 수 있다.

이때, 제1 게인과 제2 게인의 합은 1일 수 있다. 결과적으로, 제1 게인과 제2 게인의 값을 조절함으로써, 제1 입력값 ⓐ와 제2 입력값 ⓑ가 제어부(110)로 입력되는 비율을 조절할 수 있다. 이때의 각 게인은 조절부(130)에 마련된 튜너(미도시)에 의해 조절될 수 있다.

튜너로 제1 게인과 제2 게인을 각각 조절하여 그 합을 1로 만들기는 쉽지 않다.

따라서, 조절부(130)는 제1 입력값 ⓐ를 α배시켜 제어부(110)로 제공하고, 제2 입력값 ⓑ를 (1-α)배시켜 제어부(110)로 제공할 수 있다. 다시 말해 제1 게인은 α로 설정되고, 제2 게인은 (1-α)로 설정될 수 있다. 이때, α는 0≤α≤1를 만족하는 실수일 수 있다.

일 실시예로서, 튜너로 제1 게인과 제2 게인을 각각 조절하여 그 합을 일정한 값인 상수로 만들어도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 이때, 제1 제어기(110)의 게인 K를 상기 상수값에 대응되게 조절하면 전체 시스템의 피드백 전달함수는 동일하게 유지될 수 있다.

한편, 위 구성에 따르면 튜너로 하나의 인자 α만 조절하면 제1 입력값 ①과 제2 입력값 ②의 비율이 조절되는, 소위 원 파라메타 튜닝이 가능하다.

예를 들어, α가 0.3이면 제1 입력값 ⓐ에 0.3배된 값이 제어부(110)로 입력되고, 제2 입력값 ⓑ에 (1-0.3)=0.7배된 값이 제어부(110)로 입력될 수 있다. 이에 따르면 피드포워드 제어에 의한 오버 슈트 발생이 0.3배로 줄어들고, 미분 제어에 따른 서보 지연이 0.7배로 줄어들게 된다.

또한, 환경에 따라 제1 입력값과 제2 입력값 중 하나만 이용할 수도 있다.

일예로 α가 0이면, 제1 입력값 ⓐ는 제어부(110)로 입력되지 못하고, 제2 입력값 ⓑ가 그대로 제어부(110)로 입력된다. 다른 예로, α가 1이면, 제1 입력값 ⓐ는 제어부(110)로 그대로 입력되고, 제2 입력값 ⓑ는 제어부(110)로 입력되지 못한다. 이에 따르면, 제1 제어기를 피드포워드 제어기로만 이용하거나, 미분 제어기로만 이용하도록 할 수 있다.

다시 말해, 부하(40)의 제어 시스템에서 부하(40)로 피드포워드되는 제1 입력값과 부하(40)로 피드백되는 제2 입력값이 조절부(130)로 입력될 때, 조절부(130)는 제1 입력값과 제2 입력값 중 하나가 제어부(110)로 입력되는 것을 차단하는 소위 스위칭을 수행할 수 있다.

제1 입력값이 차단되면 제어부(110)는 미분 제어기로 기능하고, 제2 입력값이 차단되면 제어부(110)는 피드포워드 제어기로 기능할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 제어 장치를 나타낸 개략도이다.

도 5에 도시된 제어 장치는 부하(40)의 제어 시스템에서 위치 지령을 피드포워드하는 제1 피드포워드 제어기(60) 및 제2 피드포워드 제어기(70)를 포함할 수 있다. 이때, 부하(40)는 모터일 수 있다.

제1 피드포워드 제어기(60)는 위치 지령 θr을 미분하고, 제1 게인 Kff1을 곱한 후 제어 시스템의 제1 노드부(91)로 제공할 수 있다.

그리고, 제2 피드포워드 제어기(70)는 제1 피드포워드 제어기(60)로부터 제1 노드부(91)로 제공된 제1 값을 미분하고, 제2 게인 K를 곱한 후 제어 시스템의 제2 노드부(92)로 제공할 수 있다.

그리고, 위 제어 장치에는 제2 피드포워드 제어기(70)의 입력단에 배치되는 조절부(130)가 더 마련될 수 있다.

조절부(130)는 모터로부터 획득된 위치 θ를 미분한 값의 에러값과 제1 값의 비율을 조절할 수 있다.

그리고, 조절부(130)는 위 비율을 조절하는 α와 같은 하나의 인자를 포함하고, 조절부(130)에는 위 인자를 조절하는 튜너가 마련될 수 있다.

조절부(130)의 후단에 배치되는 제2 피드포워드 제어기(70)는 앞에서 설명된 제어부(110), 구체적으로 제1 제어기일 수 있다.

제어 시스템에는 모터로부터 획득된 위치와 위치 지령의 차이값이 산출되는 산출기가 마련될 수 있다. 참고로, 산출기로부터 출력되는 값은 위치 에러일 수 있다.

이때, 산출기와 제1 노드부(91)의 사이에는 모터의 위치를 제어하는 위치 제어기(150)가 마련될 수 있다.

이때의 위치 제어기(150)는 비례적분 제어기일 수 있다. 물론, 도 2와 같이 위치 제어기(150)는 비례 제어기이어도 무방하다.

제1 노드부(91)에는 위치 제어기(150)의 출력값과 제1 값이 가산되는 산출기가 마련될 수 있다. 만약, 이때의 산출기로 도 2 또는 도 5와 같이 부하(40)로부터 피드백되고 미분기(50)에 의해 미분된 값이 추가로 입력된다면, 이때의 값은 감산될 수 있다.

한편, 제1 노드부(91)와 제2 노드부(92)의 사이에는 모터의 속도를 제어하는 속도 제어기(170)가 마련될 수 있다.

이때의 속도 제어기(170)는 비레적분 제어기일 수 있다. 또한, 도 2와 같이 속도 제어기(170)는 비례 제어기이어도 좋다. 제2 노드부(92)에는 속도 제어기(170)의 출력값과 제어부(110)의 출력값이 가산되는 산출기가 마련될 수 있다.

위 구성에 따르면 제1 피드포워드 제어기(60)로부터 출력된 제1 값과 속도 에러값 e가 함께 제어부(110)로 입력될 수 있다. 이때, 제1 값과 속도 에러값은 단순히 합산된 상태가 아니라 조절부(130)에 의해 비율이 다르게 조절되어 제어부(110)로 입력될 수 있다.

이때, 조절부(130)의 비율 조절에 따라 제어부(110)의 피드포워드 제어 기능과 미분 제어 기능을 적절하게 혼합할 수 있다.

더욱이, 조절부(130)의 비율 조절을 극단적으로 조절할 경우, 제어부(110)를 도 2와 같이 제2 피드포워드 제어기(70)로만 기능하도록 하거나, 도 6과 같이 미분 제어기(270)로만 기능하도록 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제어부(110)가 미분 제어기(270)로 기능하는 상태를 나타낸 개략도이다.

도 5에서 α가 0이면, 제어부(110)는 제1 피드포워드 제어기(60)와 단절되고, 속도 에러값의 미분 제어기(270)로만 기능하게 된다

만약 도 5에서 α가 1이면, 제어부(110)는 도 2와 같이 속도 에러값 e가 출력되는 제1 노드부(91)와 단절되고, 제2 피드포워드 제어기(70)로만 기능하게 될 것이다.

피드포워드 제어기는 지령 변동에 따른 보상을 통하여 응답성 향상에 기여하는 반면, 피드백에 대한 정보가 포함되지 않음으로써 부하(40) 변동에 대응되지 않는다.

미분 제어기는 에러에 대한 보상(부하(40) 변동에 대한 보상)을 통하여 응답성 향상에 기여하는 반면, 게인 K가 높은 경우 발진 현상이 발생할 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명의 제어 장치는 α값을 변화시켜 제어부(110)가 피드포워드 제어기와 미분 제어기의 특징을 동시에 갖도록 할 수 있다. 이에 따라, 두 제어기가 갖는 장점은 취하면서, 두 제어기가 갖는 단점을 상호 보완할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10, 150...위치 제어기 20, 170...속도 제어기
30...토오크 앰프 40...부하
50...미분기 60...제1 피드포워드 제어기
70...제2 피드포워드 제어기 91...제1 노드부
92...제2 노드부 110...제어부
130...조절부 131...제1 게인부
132...제2 게인부 133...합산기
270...미분 제어기

Claims (13)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 모터의 제어 시스템에서 위치 지령을 피드포워드하는 제1 피드포워드 제어기 및 제2 피드포워드 제어기; 및
   상기 제2 피드포워드 제어기의 입력단에 배치되는 조절부;를 포함하고,
   상기 제1 피드포워드 제어기는 상기 위치 지령을 미분하고 제1 게인을 곱한 제1 값을 상기 제어 시스템의 제1 노드부로 제공하며,
   상기 제2 피드포워드 제어기는 상기 제1 피드포워드 제어기로부터 상기 제1 노드부로 제공되는 상기 제1 값을 미분하고 제2 게인을 곱한 후 상기 제어 시스템의 제2 노드부로 제공하고,
   상기 조절부는 상기 모터로부터 획득된 위치를 미분한 속도값의 에러값과 상기 제1 값의 비율을 조절하는 제어 장치.
   
10. 삭제
11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 피드포워드 제어기의 입력단에 배치되는 조절부는,
    하나의 인자 조절에 의하여 상기 모터로부터 획득된 위치를 미분한 속도값의 에러값과 상기 제1 값의 비율을 조절하는 원 파라미터 튜닝(one parameter tunning) 수단인 제어 장치.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 제어 시스템에는 상기 모터로부터 획득된 위치와 상기 위치 지령의 차이값이 산출되는 산출기가 마련되고,
    상기 산출기와 상기 제1 노드부의 사이에는 상기 모터의 위치를 제어하는 위치 제어기가 마련되는 제어 장치.
    
13. 제9항에 있어서,
    상기 제1 노드부와 상기 제2 노드부의 사이에는 상기 모터의 속도를 제어하는 속도 제어기가 마련되는 제어 장치.

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