KR101804378B1 - 플랜트 제어 시스템 - Google Patents

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한화테크윈 주식회사
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Abstract

플랜트 제어 시스템은, 제어 대상인 플랜트와, 플랜트의 유한요소 모델 해석에 의해 획득되며 플랜트의 변화하는 작동 조건에 대응하는 복수 개의 주파수 응답 선도로부터 플랜트의 제어 목표값에 대응하는 적용 주파수 응답 선도를 추출하여 플랜트 전달함수를 계산하는 플랜트 추정부와, 플랜트 전달함수를 이용하여 플랜트에 제어 신호를 인가하는 제어기를 구비한다.

Description

플랜트 제어 시스템{Plant control system}
실시예들은 플랜트 제어 방법과, 플랜트 제어 시스템과, 제어 시스템의 설계 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플랜트의 변화에 대응하여 정밀하고 신속하게 플랜트를 제어할 수 있는 플랜트 제어 방법과, 플랜트 제어 시스템과, 제어 시스템의 설계 방법에 관한 것이다.
휴대폰, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 디지털 카메라 등과 같은 소형 전자 제품의 설계에 있어서 좁은 공간에 부품을 집적하고, 소형화, 경량화 설계를 추구함에 따라, 이를 제작하기 위한 장비에서도 초정밀/고속 위치 제어 성능이 더욱 요구된다. 초정밀/고속 위치 제어 성능의 요구 사항을 충족하는 장비를 개발하기 위해서는 기본 설계 단계의 시점부터 플랜트를 포함하여 시스템의 제어 특성을 정확하고 신속하게 예측하는 것이 필요하다.
예를 들어, 반도체칩 장착 장비와 같이 복잡한 기계 장치들이 조합된 장비를 개발할 때에는 개발 초기 단계에서 장비의 성능을 사전에 예측하고 설계 과정에 포함될 수 있는 오류를 제거하는 작업이 매우 중요하다. 또한 설계의 초기 단계에서부터 제어 시스템의 성능을 개선하기 위해 조기에 설계 변경할 수 있도록 하는 것이 개발 기간을 단축하고 개발 비용을 절감하는 데 도움이 된다.
일반적으로 장비의 제어 시스템을 설계할 때에는 기계적인 구성 요소들의 강체 운동 방정식을 수학적으로 설계한 후에, 이로부터 시스템 상태 방정식을 유도함으로써 제어 알고리즘을 설계하는 방식이 널리 이용된다. 예를 들어, 한국 공개특허공보 제2010-0099501호에서도 강체 운동 방정식을 수학적으로 해석하여 제어 시스템에 이용하는 방식을 이용한다.
그러나 고속/고정밀의 위치 제어 성능이 요구되는 장비의 설계에서 강체 방정식을 이용한 모델링 방식을 적용할 때에는 시스템의 특성을 정확하게 반영하지 못하는 단점이 있다. 즉 장비가 실제로 구동됨으로써 기계 요소들이 가속 또는 감속 운동을 하는 과정에서, 기계 요소들의 관성의 작용으로 인해 수십 마이크로 미터의 진동이 발생하여 시스템을 정밀하게 위치 제어하는 데 방해 요소로 작용한다.
한국 공개특허공보 제2010-0099501호(2010.09.13)
실시예들의 목적은 플랜트의 변화하는 작동 환경에 따라 정밀하고 신속하게 플랜트를 제어할 수 있는 플랜트 제어 방법과, 플랜트 제어 시스템과, 제어 시스템의 설계 방법을 제공하는 데 있다.
실시예들의 다른 목적은 플랜트의 모델에 유한요소 해석법을 적용하여 주파수 응답 선도를 획득하여 주파수 응답 선도로부터 변화하는 작동 환경에 적합한 전달함수를 추정하여 플랜트의 제어에 응용할 수 있도록 하는 데 있다.
일 실시예에 관한 플랜트 제어 방법은, 제어 대상인 플랜트의 제어 목표값을 입력하는 목표 입력 단계와, 플랜트의 유한요소 모델의 해석에 의해 획득된 복수 개의 주파수 응답 선도를 보유한 데이터 베이스로부터 제어 목표값에 대응하는 적용 주파수 응답 선도를 추출하는 응답 추정 단계와, 적용 주파수 응답 선도로부터 플랜트의 플랜트 전달함수를 구하는 플랜트 전달함수 계산 단계와, 전달함수를 이용하여 플랜트를 제어하는 제어 단계를 포함한다.
제어 단계는 플랜트를 제어하는 제어기의 제어기 전달함수를 선택하는 제어기 전달함수 선택 단계를 포함할 수 있다.
제어 단계는 플랜트를 제어하는 제어기의 제어기 전달함수의 파라미터를 결정하는 파라미터 결정 단계를 포함할 수 있다.
주파수 응답 선도는 일련의 데이터 집합을 포함할 수 있으며, 전달함수 계산 단계에서는 적용 주파수 응답 선도의 데이터 집합에 적합한 곡선(curve)을 계산하거나 수학식을 도출하는 커브 피팅법을 이용할 수 있다.
커브 피팅법은 자기회귀 모델(ARX; autoregressive exogeneous, ARMAX), 박스-젠킨스(Box-Jenkins) 모델, 출력오차(OE; output error) 모델, 부분공간규명 모델(N4SID; numerical algorithms for subspace state space system identification)의 적어도 하나를 이용할 수 있다.
일 실시예에 관한 플랜트 제어 시스템은, 제어 대상인 플랜트와, 플랜트의 유한요소 모델 해석에 의해 획득되며 플랜트의 변화하는 작동 조건에 대응하는 복수 개의 주파수 응답 선도로부터 플랜트의 제어 목표값에 대응하는 적용 주파수 응답 선도를 추출하여 플랜트 전달함수를 계산하는 플랜트 추정부와, 플랜트 전달함수를 이용하여 플랜트에 제어 신호를 인가하는 제어기를 구비한다.
플랜트 추정부는 복수 개의 주파수 응답 선도를 보유하는 데이터 베이스를 구비할 수 있다.
주파수 응답 선도는 일련의 데이터 집합을 포함할 수 있으며, 플랜트 추정부는 적용 주파수 응답 선도의 데이터 집합에 적합한 곡선(curve)을 계산하거나 수학식을 도출하는 커브 피팅법을 이용하여 플랜트 전달함수를 계산하는 전달함수 계산부를 더 구비할 수 있다.
플랜트 제어 시스템은, 플랜트를 제어하는 제어기의 제어기 전달함수를 선택하는 제어기 선택부를 더 구비할 수 있다.
플랜트 제어 시스템은, 플랜트를 제어하는 제어기의 제어기 전달함수의 파라미터를 결정하는 파라미터 결정부를 더 구비할 수 있다.
일 실시예에 관한 제어 시스템의 설계 방법은, 유한요소법에 의해 제어 대상인 플랜트의 특성을 나타내는 모델을 생성하는 모델링 단계와, 모델링 단계에서 생성된 플랜트의 모델의 고유 진동과 주파수 응답을 해석하는 해석 단계와, 플랜트의 변화하는 작동 조건에 대응하는 복수 개의 주파수 응답 선도를 획득하여 데이터 베이스를 생성하는 데이터 베이스 구축 단계와, 데이터 베이스 구축 단계에서 획득된 복수 개의 주파수 응답 선도에 대응하는 복수 개의 플랜트 전달함수를 구하는 전달함수 획득 단계와, 플랜트 전달함수를 적용하여 플랜트를 제어하는 제어기의 제어기 전달함수를 구하는 제어기 전달함수 획득 단계를 포함한다.
제어 시스템의 설계 방법은, 제어기 전달함수와 플랜트 전달함수를 이용하여 플랜트를 제어함으로써 설계된 제어 시스템의 제어 성능을 평가하는 평가 단계를 더 포함할 수 있다.
전달함수 획득 단계는 플랜트 전달함수를 이용하여 플랜트의 모의 응답을 구하는 단계와, 모의 응답과 주파수 응답 선도를 비교하여 플랜트의 플랜트 전달함수의 적합성을 평가하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 플랜트 제어 시스템의 설계 방법은, 유한요소법에 의해 플랜트의 특성을 나타내는 모델로부터 플랜트의 변화하는 작동 환경에 대응하는 복수 개의 주파수 응답 선도의 데이터 베이스를 생성하므로, 플랜트의 변화에 대응하여 정밀하고 신속한 제어가 가능한 플랜트 제어 시스템을 설계할 수 있다.
실시예들에 관한 플랜트 제어 방법과 플랜트 제어 시스템에 의하면, 데이터 베이스의 주파수 응답 선도로부터 플랜트의 변화에 대응한 전달함수를 구할 수 있으므로 플랜트의 변화에 대응하여 정밀하고 신속하게 플랜트를 제어할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 관한 플랜트 제어 방법과 제어 시스템의 설계 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 도 1의 플랜트 제어 방법과 제어 시스템의 설계 방법이 적용되는 플랜트의 예를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 플랜트의 평면도이다.
도 4는 도 1의 제어 시스템의 설계 방법의 일부 단계들을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 도 1의 플랜트 제어 방법과 제어 시스템의 설계 방법에 이용되는 플랜트의 주파수 응답 선도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 주파수 응답 선도로부터 플랜트의 전달함수를 구하는 예를 나타낸 그래프이다.
도 7은 도 1의 플랜트 제어 시스템의 설계 방법에 의해 설계된 플랜트 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 8은 도 1의 플랜트 제어 방법과 제어 시스템의 설계 방법에서 전달함수를 계산하는 예를 나타낸 그래프이다.
도 9는 도 1의 플랜트 제어 시스템에 의해 제어되는 플랜트의 응답 곡선이다.
도 10은 일 실시예에 관한 플랜트 제어 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 실시예들에 관한 플랜트 제어 방법과, 플랜트 제어 시스템과, 제어 시스템의 설계 방법의 구성과 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 관한 플랜트 제어 방법과 제어 시스템의 설계 방법을 설명하는 순서도이다.
도 1에 나타난 실시예에 관한 순서도에서, S100, S110, S120의 단계들은 일 실시예에 관한 제어 시스템의 설계 방법이 수행되는 단계들에 해당하고, S130, S140, S150의 단계들은 일 실시예에 관한 플랜트 제어 방법의 단계들에 해당한다.
도 1에 나타난 실시예에 관한 플랜트 제어 시스템의 설계 방법은, 플랜트의 시스템을 유한요소법에 의해 모델링하여 제어 대상인 플랜트를 나타내는 유한요소 모델을 생성하는 모델링 단계(S100)와, 모델링 단계(S100)에서 생성된 플랜트의 유한요소 모델에 대해 고유 진동과 주파수 응답을 해석하는 해석 단계(S110)와, 플랜트의 변화하는 작동 조건에 대응하는 복수 개의 주파수 응답 선도를 획득하여 데이터 베이스를 생성하는 데이터 베이스 구축 단계(S120)를 포함한다.
도 2는 도 1의 플랜트 제어 방법과 제어 시스템의 설계 방법이 적용되는 플랜트의 예를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 플랜트의 평면도이다.
유한요소법(finite element method, finite element analysis)은 수치 해석적인 방법으로 자연에서 발생하는 여러 가지 현상을 근사적으로 해석하는 방법이다. 예를 들어 반도체칩 장착 장비와 같은 장비 설계에 있어서도 장비를 구성하는 여러 가지 요소들을 작은 단위들로 분할하여 수치 해석적인 모델을 완성할 수 있다.
도 2 및 도 3은 도 1에 나타난 실시예에 관한 제어 시스템 설계 방법이 적용되는 제어대상인 플랜트의 예로서, 반도체칩 장착 장비를 도시한다. 반도체칩 장착 장비에는 복수 개의 헤드(7-1, 7-2, 7-3, 7-4)가 수평면(X-Y 평면) 및 수직한 방향(Z축)으로 이동하면서 반도체칩을 장착하는 기능을 수행한다. 도 3에는 헤드(7-1, 7-2, 7-3, 7-4)를 이동시키기 위한 X축 방향의 리니어 구동 모터(8-1, 8-2, 8-3, 8-4)와 Y축 방향의 리니어 구동 모터(9-1, 9-2, 9-3, 9-4)가 설치된다.
이와 같이 복잡한 구성을 갖는 반도체칩 장착 장비는 복수 개의 헤드(7-1, 7-2, 7-3, 7-4)가 반복적으로 빠른 속도로 이동하기 때문에 헤드(7-1, 7-2, 7-3, 7-4)의 위치에 따라 리니어 구동 모터에 작용하는 부하도 계속 변화하여, 리니어 구동 모터의 주파수 응답 특성도 변화한다.
리니어 구동 모터에 작용하는 부하가 계속 변화함으로써 제어 대상인 플랜트에 해당하는 반도체칩 장착 장비의 전달함수도 변화하게 되므로, 복수 개의 헤드(7-1, 7-2, 7-3, 7-4)가 빠르게 이동하며 리니어 구동 모터에 작용하는 부하가 변화하는 동작 상태가 플랜트의 전달함수에 영향을 미치는 작동 조건의 예가 된다.
예를 들어, 종래 기술에서와 같이 플랜트의 강체 운동 방정식을 이용하여, 제어 대상인 플랜트의 전달함수를 구하는 경우에는 반도체칩 장착 장비와 같이 플랜트의 변화하는 작동 조건에 대응하기가 어렵고 정밀한 위치 제어를 구현할 수 없다.
도 1에 나타난 실시예에 관한 제어 시스템의 설계 방법에서는, 플랜트의 모델을 유한요소법으로 생성하는 모델링 단계(S100)의 이후에, 플랜트의 생성된 유한요소 모델에 대해 고유 진동과 주파수 응답을 해석하는 해석 단계(S110)와 플랜트의 변화하는 작동 조건에 대응하는 복수 개의 주파수 응답 선도를 획득하여 데이터 베이스를 생성하는 데이터 베이스 구축 단계(S120)가 실행된다.
도 2 및 도 3의 반도체칩 장착 장비를 예로 들면, 플랜트의 변화하는 작동 조건은 헤드(7-1, 7-2, 7-3, 7-4)의 변화하는 위치에 해당한다. 해석 단계(S110)에서는 헤드(7-1, 7-2, 7-3, 7-4)의 변화하는 각각의 위치에 대해 플랜트의 모델의 고유 진동과 주파수 응답의 해석이 이루어진다. 또한 데이터 베이스 구축 단계(S120)에서는 헤드(7-1, 7-2, 7-3, 7-4)의 변화하는 각각의 위치에 대응하는 플랜트의 복수 개의 주파수 응답 선도를 획득하여 데이터 베이스를 구축하는 작업이 이루어진다.
상술한 모델링 단계(S100)와, 해석 단계(S110)와, 데이터 베이스 구축 단계(S120)의 모두는 컴퓨터에 의해 실행될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템의 설계자가 플랜트의 기계적인 특성, 수치, 구성 요소들의 배치 구조 등과 관련된 정보를 데이터로 작성하여 미리 컴퓨터에 입력하면, 컴퓨터가 입력된 데이터에 근거하여 유한요소법에 의한 유한요소 모델을 생성하며, 생성된 유한요소 모델에 대해 컴퓨터가 고유 진동과 주파수 응답을 해석함과 아울러 복수 개의 헤드(7-1, 7-2, 7-3, 7-4)의 각각의 위치의 변화에 대응하는 주파수 응답 선도의 데이터 베이스를 구축할 수 있다.
상술한 S100, S110, S120의 단계들을 거쳐 플랜트를 제어하기 위한 시스템의 설계가 완료되면, S130, S140, S150의 단계들을 이용하여 플랜트를 정밀하고 신속하게 제어할 수 있다.
도 1에 나타난 실시예에 관한 플랜트 제어 방법은, 제어 대상인 플랜트의 제어 목표값을 입력하는 목표 입력 단계(S130)와, 제어 목표값에 대응하는 적용 주파수 응답 선도를 추출하는 단계(S140)와, 적용 주파수 응답 선도로부터 플랜트의 전달함수를 구하는 플랜트 전달함수 계산 단계(S150)와, 플랜트 전달함수를 이용하여 플랜트를 제어하는 제어 단계(S160)를 포함한다. 제어 목표값을 입력하는 목표 입력 단계(S130)는 예를 들어 제어기 또는 컴퓨터가 플랜트를 제어 목표값으로 제어하기 위해 필요한 제어 신호를 자동적으로 계산하고 이를 플랜트에 입력하는 단계로 구현될 수 있다.
도 4는 도 1의 제어 시스템의 설계 방법의 일부 단계들을 개략적으로 나타낸 순서도이고, 도 5는 도 1의 플랜트 제어 방법과 제어 시스템의 설계 방법에 이용되는 플랜트의 주파수 응답 선도의 변화를 나타내는 그래프이다.
제어 시스템의 설계 방법에 의하면, 플랜트의 변화하는 작동 조건에 대응하는 복수 개의 주파수 응답 선도를 획득함으로써 데이터 베이스를 생성하는 데이터 베이스 구축 단계(S210)의 이후에는, 획득된 복수 개의 주파수 응답 선도의 각각에 대응하는 복수 개의 플랜트 전달함수를 구하는 플랜트 전달함수 획득 단계(S220)가 실행될 수 있다.
전달함수 획득 단계(S220)에서는, 예를 들어 반도체칩 장착 장비의 헤드(7-1, 7-2, 7-3, 7-4)의 변화하는 각각의 위치에 대응하기 위해 헤드(7-1, 7-2, 7-3, 7-4)가 이동하는 구간별로 플랜트의 전달함수를 생성한다.
도 5의 주파수 응답 곡선들은 제어 대상이 되는 플랜트를 포함하는 실제 제어 시스템에 화이트 노이즈 실험을 적용하여 얻은 곡선들이다. 데이터 베이스 구축 단계(S210)에서 생성된 데이터 베이스는 유한요소법에 의해 생성된 모델을 해석한 결과를 정리함으로써 도 5에 도시된 것과 유사하게 헤드(7-1, 7-2, 7-3, 7-4)의 위치에 대응하는 복수 개의 주파수 응답 곡선을 보유한다. 데이터 베이스에 포함된 복수 개의 주파수 응답 곡선은 일련의 데이터 집합을 포함한다.
전달함수 획득 단계(S220)는 데이터 베이스의 각각의 주파수 응답 곡선으로부터 플랜트의 전달함수를 생성한다. 전달함수 획득 단계(S220)는 예를 들어 주파수 응답 곡선의 데이터 집합에 적합한 곡선(curve)을 계산하거나 수학식을 도출하는 커브 피팅법(curve fitting)을 실행할 수 있다.
도 6은 주파수 응답 선도로부터 플랜트 전달함수를 구하는 예를 나타낸 그래프이다.
커브 피팅법은 예를 들어 자기회귀 모델(ARX; autoregressive exogeneous, ARMAX), 박스-젠킨스(Box-Jenkins) 모델, 출력오차(OE; output error) 모델, 부분공간규명 모델(N4SID; numerical algorithms for subspace state space system identification)의 적어도 하나를 이용할 수 있다. 커브 피팅법에 의해 획득되는 전달함수는 라플라스 도메인의 변수(S)로 표현되는 전달함수가 될 수 있다.
도 6은 헤드의 위치가 변화함에 따라 커브 피팅법에 의해 각각의 헤드 위치(①, ②, ③)에 대응하여 획득된 전달함수가 서로 상이한 특성을 보임을 나타낸다.
플랜트 전달함수를 구한 이후에는, 획득된 플랜트 전달함수를 이용한 모의 응답을 구하고, 유한요소 모델의 해석에 의해 획득된 주파수 응답 선도와 플랜트 전달함수의 모의 응답을 비교함으로 획득된 플랜트 전달함수의 적합성을 평가하는 실행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 전달함수 획득 단계(S220)의 이후에는 제어기 전달함수를 구하는 제어기 전달함수 획득 단계(S230)가 실행될 수 있다. 제어기 전달함수 획득 단계(S230)는 플랜트의 전달함수를 적용하여 플랜트를 제어하기 위한 제어기의 전달함수를 구함으로써 전체 제어 시스템의 제어 알고리즘을 구현하는 단계에 해당한다.
도 7은 도 1의 플랜트 제어 시스템의 설계 방법에 의해 설계된 플랜트 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
제어기 전달함수 획득 단계(S230)는 도 7에 도시된 것과 같이 플랜트(10)를 제어하기 위한 제어기(20)를 포함한 전체 제어 시스템을 설계한다. 도 7에서는 제어기(20)에 PID 제어기를 적용한 예를 나타내었으나, 실시예는 이러한 제어기(20)의 구체적인 적용예에 의해 한정되는 것은 아니며 다양한 형태의 제어기를 이용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제어기 전달함수 획득 단계(S230)의 이후에는 제어기 전달함수와 플랜트 전달함수를 이용하여 제어 시스템의 제어 성능을 평가하는 평가 단계(S240)가 실행될 수 있다. 평가 단계(S240)에서는 예를 들어 제어 시스템에 단위 계단 응답을 입력하여 제어 시스템에서 출력되는 변위 응답을 평가함으로써 설계된 제어 시스템의 제어 성능을 평가할 수 있다.
도 8은 도 1의 플랜트 제어 방법과 제어 시스템의 설계 방법에서 전달함수를 계산하는 예를 나타낸 그래프이고, 도 9는 도 1의 플랜트 제어 시스템에 의해 제어되는 플랜트의 응답 곡선이다, 도 10은 일 실시예에 관한 플랜트 제어 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 10을 참조하면, 플랜트 제어 시스템은 제어 대상인 플랜트(10)와, 플랜트(10)의 변화하는 작동 조건에 대응하며 플랜트(10)의 유한요소 모델 해석에 의해 획득된 복수 개의 주파수 응답 선도로부터 플랜트의 제어 목표값에 대응하는 적용 주파수 응답 선도를 추출하여 플랜트 전달함수를 계산하는 플랜트 추정부(60)와, 플랜트 추정부(60)에서 계산된 플랜트(10)의 전달함수를 이용하여 플랜트(10)에 제어 신호를 인가하는 제어기(20)를 구비한다.
플랜트 추정부(60)는 복수 개의 주파수 응답 선도를 보유하는 데이터 베이스(62)와, 데이터 베이스(62)에 포함된 복수 개의 주파수 응답 선도들 중에 플랜트(10)의 제어 목표값에 대응하는 적용 주파수 응답 선도를 추출하여 플랜트(10)의 전달함수를 계산하는 전달함수 계산부(61)를 구비한다.
도 8을 참조하면, 플랜트(10)의 제어 목표값에 대응하는 적용 주파수 응답 곡선에 커브 피팅법을 적용하여 플랜트(10)의 전달함수를 구하는 작업이 예시적으로 나타난다.
데이터 베이스(62)에 포함된 주파수 응답 선도는 일련의 데이터 집합을 포함하며, 전달함수 계산부(61)는 적용 주파수 응답 선도의 데이터 집합에 적합한 곡선(curve)을 계산하거나 수학식을 도출하는 커브 피팅법을 이용하여 전달함수를 계산할 수 있다. 커브 피팅법은 자기회귀 모델(ARX; autoregressive exogeneous, ARMAX), 박스-젠킨스(Box-Jenkins) 모델, 출력오차(OE; output error) 모델, 부분공간규명 모델(N4SID; numerical algorithms for subspace state space system identification)의 적어도 하나를 이용할 수 있다.
플랜트 제어 시스템은 제어기(20)의 전달함수를 선택하는 제어기 선택부(71)와, 제어기(20)의 전달함수의 파라미터를 결정하는 파라미터 결정부(72)를 구비하는 제어기 처리부(70)를 더 구비할 수 있다.
제어기 선택부(71)는 전달함수 계산부(61)에 의해 플랜트(10)의 플랜트 전달함수가 계산되면, 계산된 플랜트 전달함수에 적합한 제어기(20)의 제어기 전달함수를 선택할 수 있다. 예를 들어 플랜트 제어 시스템은 헤드 위치에 적합한 복수 개의 제어기 전달함수를 미리 준비하고, 플랜트(10)의 전달함수에 적합한 제어기 전달함수를 선택할 수 있다. 제어기 전달함수는 반드시 복수 개가 준비되어야 하는 것은 아니며, 플랜트(10)의 특성에 따라서는 플랜트 제어 시스템에 사용될 제어기(20)를 하나만 준비할 수도 있다.
제어기 선택부(71)에 의해 제어기 전달함수가 선택되면, 파라미터 결정부(72)가 플랜트(10)의 전달함수에 맞추어 제어기 전달함수의 파라미터를 결정할 수 있다.
상술한 구성의 플랜트 제어시스템은, 예를 들어 반도체칩 장착 장비에서 헤드의 위치가 계속 변화하는 것과 같은 플랜트(10)의 작동 환경의 변화에 대응하도록 플랜트(10)의 플랜트 전달함수를 계산할 수 있으며, 작동 환경의 변화에 대응하여 변화된 플랜트 전달함수를 이용하여 플랜트(10)를 신속하면서도 정밀하게 제어할 수 있다.
도 9는 상술한 플랜트 제어시스템에 의해 플랜트(10)가 제어됨으로써 제어 시스템이 신속하고도 안정적인 제어된 응답을 출력한 예를 나타낸다. 도 10의 입력(30)에 플랜트(10)를 제어하기 위한 목표값을 입력하면, 플랜트(10)의 출력(40)으로부터 도 9에서와 같이 신속하며 안정적으로 제어된 응답을 얻을 수 있다.
상술한 플랜트 제어 시스템의 플랜트 추정부(60)와, 제어기 처리부(70)와, 제어기(20) 등의 구성 요소들은 반도체칩이나, 반도체칩과 회로들을 포함하여 인쇄회로기판의 형태로 제작된 제어보드나, 반도체칩이나 제어보드에 포함되는 소프트웨어나, 반도체칩 장착 장비에 설치되는 컴퓨터에 포함된 제어용 알고리즘 등의 다양한 형태로 구현될 수 있다.
상술한 실시예들에 대한 구성과 효과에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 플랜트 61: 전달함수 계산부
20: 제어기 62: 데이터 베이스
30: 입력 70: 제어기 처리부
40: 출력 71: 제어기 선택부
60: 플랜트 추정부 72: 파라미터 결정부
7-1, 7-2, 7-3, 7-4: 헤드
8-1, 8-2, 8-3, 8-4, 9-1, 9-2, 9-3, 9-4: 리니어 구동 모터

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  6. 이동함으로써 위치가 변화하는 복수 개의 헤드를 구비하는 반도체칩 장착 장비가 제어 대상인 플랜트인 플랜트 제어 시스템으로서:
    상기 플랜트의 유한요소 모델 해석에 의해 획득되며 복수 개의 상기 헤드의 위치가 변화함에 따라 상기 플랜트의 변화하는 작동 조건에 대응하여 복수 개의 상기 헤드의 각각의 위치 변화에 대응하는 복수 개의 주파수 응답 선도를 보유하는 데이터 베이스를 구비하며, 상기 데이터 베이스로부터 상기 플랜트의 제어 목표값에 대응하는 적용 주파수 응답 선도를 추출하여 플랜트 전달함수를 계산하는 플랜트 추정부; 및
    상기 플랜트 전달함수를 이용하여 상기 플랜트에 제어 신호를 인가하는 제어기;를 구비하고,
    상기 주파수 응답 선도는 일련의 데이터 집합을 포함하며,
    상기 플랜트 추정부는 상기 적용 주파수 응답 선도의 상기 데이터 집합에 적합한 곡선(curve)을 계산하거나 수학식을 도출하는 커브 피팅법을 이용하여 상기 플랜트 전달함수를 계산하는 전달함수 계산부를 더 구비하는, 플랜트 제어 시스템.
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