KR101915191B1 - 회전축 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

회전축 제어 시스템은, 본체에 회전 가능하게 장착된 회전축과, 본체가 회전하는 본체 회전 속도를 감지하는 제1 감지부와, 회전축을 구동하는 구동부와, 회전축이 회전하는 회전축 속도를 감지하는 제2 감지부와, 제1 감지부가 감지한 본체의 본체 회전 속도와 회전축을 구동하기 위한 지령 속도의 차이를 연산하여 본체 회전 속도와 지령 속도의 차이가 제1 범위에 존재하면 제1 보상 신호를 발생시키고 본체 회전 속도와 지령 속도의 차이가 제2 범위에 존재하면 제2 보상 신호를 발생시키는 토크 보상부와, 제2 감지부가 감지한 회전축 속도와 입력 신호의 차이와 보상 신호에 기초하여 구동부를 제어하는 안정화 제어부를 구비한다.

Description

회전축 제어 시스템{Control system for rotating shaft}

실시예들은 회전축 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계 요소의 사이에 작용하는 마찰력의 영향을 최소화함으로써 안정화 정밀도가 향상된 회전축 제어 시스템에 관한 것이다.

원격조종무장(remote control weapon station; RCWS)은 근거리나 원거리의 전투임무를 수행할 때 사수가 외부로 노출되지 않도록 원격지에서 무장을 조정하여 표적을 정밀 사격할 수 있게 하는 시스템이다. 원격조종무장은 주로 무인 차량이나 장갑차, 무인 항공기, 무인 경비정 등의 다양한 차량에 장착되어 사용된다.

원격조종무장을 이용하는 사수는 원격에서 화기의 사격 목표 지점을 제어하며 사격을 실시하므로, 원격조종무장의 화기가 향하는 방향이 신속하면서도 정밀하게 제어될 수 있어야 한다.

원격조종무장의 제어 장치에 관한 기술인 한국 특허공개공보 제2010-0101915호는 마찰력을 보상하기 위해 구동부의 출력 속도와 입력 속도의 차이에 의한 오차 신호를 이용한다. 그러나 이러한 제어 장치는 원격조종무장의 내부에서 발생하는 마찰력만을 고려하므로, 원격조종무장이 장착되는 차량의 움직임의 크기 및 운영자가 구동하고자 하는 속도지령에 의한 회전축 구동은 원격조종무장의 기구적 구성 요소에서 발생하는 다양한 마찰 외란의 영향으로부터 자유롭지 못하다.

실시예의 목적은 기계 요소의 사이에 작용하는 마찰력의 영향을 최소화함으로써 안정화 정밀도가 향상된 회전축 제어 시스템을 제공하는 데 있다.

실시예의 다른 목적은 기계 요소의 사이에 작용하는 마찰력에 의해 발생하는 에러 성분을 효과적으로 소거할 수 있는 기능을 갖는 회전축 제어 시스템을 제공하는 데 있다.

실시예에 관한 회전축 제어 시스템은, 본체에 회전 가능하게 장착된 회전축과, 본체가 회전하는 본체 회전 속도를 감지하는 제1 감지부와, 회전축을 구동하는 구동부와, 회전축이 회전하는 회전축 속도를 감지하는 제2 감지부와, 제1 감지부가 감지한 본체의 본체 회전 속도와 회전축을 구동하기 위한 지령 속도의 차이를 연산하여 본체 회전 속도와 지령 속도의 차이가 제1 범위에 존재하면 제1 보상 신호를 발생시키고 본체 회전 속도와 지령 속도의 차이가 제2 범위에 존재하면 제2 보상 신호를 발생시키는 토크 보상부와, 제2 감지부가 감지한 회전축 속도와 입력 신호의 차이와 보상 신호에 기초하여 구동부를 제어하는 안정화 제어부를 구비한다.

제1 범위는 본체 회전 속도와 지령 속도의 차이가 미리 정해진 임계값의 미만의 범위일 수 있고, 제2 범위는 본체 회전 속도와 지령 속도의 차이가 임계값의 이상의 범위일 수 있다.

제1 보상 신호는 O이고, 제2 보상 신호는 하기의 수학식에 의해 연산될 수 있다.

여기에서, T_fric 은 제2 보상 신호, Kt는 모터 상수, A는 구동부에 인가되는 전류, sign(x)은 x의 부호에 따라 1 또는 -1을 출력하는 함수, ω_h 는 본체 회전 속도, ω_r 은 지령 속도임.

제1 보상 신호는 하기의 수학식에 의해 연산될 수 있고,

제2 보상 신호는 하기의 수학식에 의해 연산될 수 있다.

여기에서, T_fric 은 제1 보상 신호 및 제2 보상 신호, Kt는 모터 상수, A는 구동부에 인가되는 전류, sign(x)은 x의 부호에 따라 1 또는 -1을 출력하는 함수, ω_h 는 본체 회전 속도, ω_r 은 지령 속도임.

상술한 바와 같은 실시예들에 관한 회전축 제어 시스템은, 토크 보상부와 안정화 제어부의 작용으로 인해 기계 요소의 사이에 작용하는 마찰력의 영향을 최소화함으로써 안정화 정밀도가 향상된다.

도 1은 일 실시예에 관한 회전축 제어 시스템이 적용된 원격조종무장의 작동 상태를 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 원격조종무장의 구체적 구현예를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 원격조종무장에 적용된 회전축 제어 시스템의 구성 요소들을 도시한 블록선도이다.
도 4는 도 1의 회전축 제어 시스템의 안정화 제어부를 나타낸 블록선도이다.
도 5는 도 1의 회전축 제어 시스템에서 안정화 정밀도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 1의 회전축 제어 시스템에서 안정화 정밀도를 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 1의 회전축 제어 시스템에 마찰 보상 알고리즘이 적용되지 않은 상태에서 회전축 제어 시스템의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 1의 회전축 제어 시스템에 마찰 보상 알고리즘이 적용된 상태에서 회전축 제어 시스템의 특성을 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 실시예들에 관한 회전축 제어 시스템의 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 관한 회전축 제어 시스템이 적용된 원격조종무장의 작동 상태를 도시한 개념도이다.

도 1에 나타난 실시예에 관한 회전축 제어 시스템은 원격조종무장(100)의 구동을 제어하기 위해 사용되는 것으로, 본체(400)에 회전 가능하게 장착된 회전축(20)과, 본체(400)의 회전 속도를 감지하는 제1 감지부(15)와, 회전축(20)을 구동하는 구동부(30)와, 회전축(20)의 회전 속도를 감지하는 제2 감지부(25)와, 제어부(50)를 구비한다. 회전축(20)과 구동부(30)의 사이에는 구동력을 전달하는 전달부(40)가 배치된다.

도 1에서 원격조종무장(100)이 설치되는 본체(400)는 차량으로 예시되었으나, 실시예는 이러한 형태의 차량에만 한정되는 것은 아니다. 원격조종무장(100)은 예를 들어 선박이나, 경비정이나, 무인 정찰 로봇 등의 이동 수단에 설치될 수도 있다.

도 1을 참조하면 원격조종무장(100)이 탑재된 본체(400)는 목표 지점을 향하여 이동할 수 있으며, 본체(400)가 이동하는 동안 원격조종무장(100)의 회전축(20)이 ω_L의 회전 속도로 회전하며, 타격 지점(A)에 대한 탐지 및 사격을 수행할 수 있다. 본체(400)는 통과하는 지형에 따라 ω_h의 회전 속도로 회전하기 때문에, 본체(400)에서 발생하는 회전 운동이 원격조종무장(100)의 제어에 영향을 미칠 수 있다.

도 2는 도 1의 원격조종무장의 구체적 구현예를 도시한 사시도이다.

원격조종무장(100)은 무장부(200)와 영상부(110)를 구비할 수 있다. 영상부(110)는 표적이 포함된 영상을 촬영한다. 무장부(200)는 표적에 대하여 발포한다.

영상부(110)는 영상 구동부(120)에 의해 무장부(200)에 결합된다. 영상부(110)는 입력 영상을 촬영하며 무장부(200)로부터 표적까지의 거리에 해당하는 표적 거리를 측정할 수 있다. 영상 구동부(120)는 영상부(110)를 적어도 일축에 대하여 회전시킬 수 있다.

영상부(110)는 주간 카메라, 야간 카메라, 및 거리 측정기를 구비할 수 있다. 주간 카메라는 주간의 영상을 촬영할 수 있고, 야간 카메라는 야간의 영상을 촬영할 수 있다. 거리 측정기는 표적 거리를 측정할 수 있다.

영상 구동부(120)는 영상 구동모터(121), 엔코더(122), 및 감속기(123)를 구비할 수 있다. 영상 구동모터(121)는 영상부(110)를 적어도 일방향으로 회전시키는 구동력을 제공한다. 엔코더(122)는 영상부(110)의 회전량을 검출한다. 감속기(123)는 영상 구동모터(121)의 회전량을 변화시켜 영상부(110)로 전달한다.

무장부(200)는 표적을 향하여 발포하는 사격부(210)를 구비할 수 있다. 사격부(210)는 표적을 향하여 사격할 수 있는 총기류 또는 포 등이 될 수 있다.

무장부(200)의 구동부(30)는 사격부(210)를 제1 축(Xt)을 중심으로 회전시킬 수 있다. 무장부(200)는 구동력을 발생시키는 구동부(30)와, 구동부(30)의 회전력을 회전축(20; 도 1에 도시됨)에 전달하는 전달부(40), 회전축의 회전 속도를 감지하는 제2 감지부(25)를 구비할 수 있다.

구동부(30)는 사격부(210)를 적어도 제1 축(Xt)을 중심으로 회전시키기 위한 구동력을 발생시킨다. 제2 감지부(25)는 사격부(210)의 회전 속도를 검출한다. 전달부(40)는 구동부(30)의 회전량을 변화시켜 사격부(210)로 전달한다.

무장부(200)의 사격부(210)는 회전축(20; 도 1에 도시됨)에 의해 본체(400)에 회전 가능하게 설치된다. 또한 무장부(200)는 수평 회전 구동부(410)에 의해 수직 방향의 제2 축(Xp)을 중심으로 회전 가능하도록 본체(400)에 결합할 수 있다.

상술한 구성의 원격조종무장(100)에 의하면 사격부(210)가 제1 축(Xt)을 중심으로 회전하는 틸팅 회전 운동(고저 회전 운동), 제2 축(Xp)을 중심으로 회전하는 패닝(tilting) 회전 운동(상하 회전 운동)을 수행하며, 표적에 대한 탐지 및 사격을 수행할 수 있다.

도 1을 참조하면 원격조종무장(100)은 본체(400)가 회전하는 본체 회전 속도를 감지하는 제1 감지부(15)를 구비할 수 있다. 본체(400)의 흔들림은 원격조종무장(100)의 순간적으로 급격한 변위 변화를 초래할 수 있다. 표적에 대한 탐지 및 사격 임무를 수행하기 위해 본체(400)가 산악 지형과 같이 험악한 지형을 운행하는 동안에도 원격조종무장(100)이 표적을 지향하도록 하기 위해 구동부(30)가 동력을 발생시킴으로써 부하인 원격조종무장(100)을 안정화(stabilization)시켜야 한다.

본 실시예에 관한 회전축 제어 시스템은 원격조종무장(100)을 구성하는 기계적 구동 메커니즘에 대한 분석에 기초하여, 원격조종무장(100)의 제어 동작을 안정화할 수 있는 안정화 제어 알고리즘이 적용된 시스템이다. 이러한 회전축 제어 시스템에 의하면 목표물에 대한 지향 능력이 크게 향상될 수 있다.

이하에서는 원격조종무장(100)의 제1 축(Xt)을 중심으로 한 기계적 구동 메커니즘을 안정화하기 위한 예를 설명하였으나, 본 실시예에 관한 회전축 제어 시스템은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 예를 들어 제2 축(Xp)을 중심으로 한 원격조종무장(100)의 회전 운동의 제어나, 영상부(110)의 회전 운동의 제어에도 회전축 제어 시스템이 응용될 수 있다.

도 3은 도 1의 원격조종무장에 적용된 회전축 제어 시스템의 구성 요소들을 도시한 블록선도이다.

도 3에 나타난 실시예에 관한 회전축 제어 시스템은, 본체(400; 도 1 참조)에 회전 가능하게 장착된 회전축(20)과, 본체가 회전하는 본체 회전 속도(ω_h)를 감지하는 제1 감지부(15; 도 1 참조)와, 회전축(20)을 구동하는 구동부(30)와, 회전축(20)이 회전하는 회전축 속도(ω_L)를 감지하는 제2 감지부(25; 도 1 참조)와, 기계 요소의 사이에 작용하는 마찰력으로 인한 에러 성분을 보상하기 위한 보상 신호를 발생하는 토크 보상부(55)와, 회전축 속도(ω_L)와 입력 신호(ω_r)의 차이와 보상 토크 신호(T_m)에 기초하여 구동부(30)를 제어하는 안정화 제어부(51)를 구비한다. 회전축(20)과 구동부(30)의 사이에는 구동력을 전달하는 전달부(40)가 설치될 수 있다.

토크 보상부(55)와 안정화 제어부(51)는 구동부(30)와 전달부(40)와 회전축(20)과 부하(70) 등으로 이루어지는 기계 시스템(10)의 구동을 제어하는 제어부(50)를 형성한다.

제어부(50)는 예를 들어 각종 전자 부품과 회로패턴을 갖는 인쇄회로기판으로 구현되거나, 소프트웨어나 회로가 내장된 반도체 칩으로 구현되거나, 컴퓨터에서 실행될 수 있는 소프트웨어로 구현될 수 있다.

또한 토크 보상부(55)와 안정화 제어부(51)의 각각은 별도의 인쇄회로기판이나, 반도체 칩이나, 인쇄회로기판 상의 일부 회로나, 소프트웨어 중 적어도 하나의 형태로 구현될 수 있다.

기계 시스템(10)을 구성하는 기계 요소의 사이에는 마찰력이 작용한다. 마찰력은 상대적인 운동을 하는 기계 요소에 존재하는 저항력을 지칭한다. 마찰력은 서보 제어계에서 불필요한 에너지의 소모, 위치 제어 성능의 저하, 시스템의 불안정성 등을 유발한다.

마찰력에는, 정지하고 있는 기계 요소의 사이에 작용하는 정지 마찰력, 미끄럼 접촉하는 기계 요소의 사이에 작용하는 쿨롱 마찰력, 점성 유체의 마찰 작용으로 인해 발생하는 점성 마찰력, 정지 상태에서 미끄럼 상태로 천이하는 순간 작용하는 스트리벡 (Stribeck) 마찰력 등이 있다.

도 3에서는 기계 시스템(10)에서 마찰력이 작용하여 발생한 외란을 Td로 표시하였다. 토크 보상부(55)는 이러한 외란 Td에 의한 에러 성분을 보상하기 위한 보상 신호 T_fric 을 발생시킨다.

구동부(30)가 순방향에서 역방향으로 전환하거나 또는 역방향에서 순방향으로 전환하는 경우, 이러한 방향의 변화에 신속히 대응하여 추가적인 보상 토크 T_fric 을 생성할 수 있으면, 안정화 오차를 크게 감소시킬 수 있다. 구동부(30)가 마찰 모터 토크를 생성하도록 토크 보상부(55)가 발생하는 보상 신호 T_fric은 수학식 1로 나타낼 수 있다.

외란에 의한 토크 T_d의 영향을 최소화하기 위한 방법으로는 원격조종무장의 제어 시스템의 설계 시에 부하의 불균형 모멘트를 줄이고 마찰을 최소화하는 것이 있으며, 또한 외란에 의한 토크 T_d의 영향을 제거하기 위해 도 3에 도시된 안정화 제어부(51)를 설계할 수 있다.

도 4는 도 1의 회전축 제어 시스템의 안정화 제어부를 나타낸 블록선도이다.

도 1의 회전축 제어 시스템에 포함된 안정화 제어부(51)는 여러 가지 형태로 구현될 수 있으며, 도 4는 하나의 예를 도시한 것이다. 안정화 제어부(51)는 부하의 속도인 회전축 속도 ω_L와 입력 신호 ω_r의 차이 e(ω_r-ω_L)를 적분하는 적분기(52)와 회전축 속도 ω_L를 입력으로 하는 비례-미분 제어기(53)를 구비할 수 있다. 안정화 제어부(51)는 보상 신호 T_fric과 상기 적분기(52)의 출력 신호를 합산하고, 비례-미분 제어기의 출력 신호를 감산하여 제어 신호 Tc를 출력할 수 있다.

도 1의 회전축 제어 시스템의 실시예는 도 4에 도시된 안정화 제어부(51)의 구체적 구성에 의해 한정되는 것은 아니며, 안정화 제어부(51)는 다른 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어, 안정화 제어부(51)는 비례 제어기, 적분 제어기, 및 미분 제어기 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 5는 도 1의 회전축 제어 시스템에서 안정화 정밀도를 나타내는 그래프이다.

상술한 수학식 1로 표현된 보상 신호 T_fric 은 도 5의 좌측 그래프로 나타낼 수 있다. ω_r과 ω_h 의 차이가 임계값인 ε 보다 작을 때에는 보상 신호 T_fric 이 제1 보상신호인 0의 값으로 인가되고, ω_r과 ω_h 의 차이가 ε 이상일 때에는 보상 신호 T_fric 이 제2 보상신호에 해당하는 일정한 값으로 인가된다. 여기에서 ω_r과 ω_h 의 차이가 ε 보다 작을 때가 제1 범위에 해당하고, ω_r과 ω_h 의 차이가 ε 이상일 때가 제2 범위에 해당한다.

여기에서, Kt는 모터 상수, A는 구동부에 인가되는 전류, ω _h 는 본체 회전 속도, ω _r 은 지령 속도이다.

이러한 보상 신호 T_fric 의 적용 결과, 도 5에서 오른쪽에 도시된 그래프와 같이 ω_r과 ω_h 의 차이가 임계값 ε의 이상일 때에 안정화 정밀도를 나타내는 θ_err(=T_d-T_fric)의 값은 0 으로 유지될 수 있다.

도 6은 도 1의 회전축 제어 시스템에서 안정화 정밀도를 나타내는 그래프이다.

다른 예로서, 도 3의 구동부(30)가 마찰 모터 토크를 생성하도록 토크 보상부(55)가 발생하는 보상 신호 T_fric은 수학식 2로 나타낼 수 있다.

수학식 2로 표현된 보상 신호 T_fric은 도 4의 예에서 불감대(dead zone)에 해당하는 영역, 즉 ω_r과 ω_h 의 차이가 임계값 ε 보다 작아서 보상 신호 T_fric가 0으로 인가되는 영역을 고려한 것이다. ω_r과 ω_h 의 차이가 임계값 ε 보다 작은 영역에서 보상 신호 T_fric가 0으로 인가되는 동안에도, 외란에 의한 마찰의 영향을 제거하기 위해 보상 토크를 인가해야 할 필요가 있다. 수학식 2를 이용하면 불감대에서도 보상 토크를 발생할 수 있으므로 더욱 안정된 회전축 제어가 가능하다.

ω_r과 ω_h 의 차이가 임계값인 ε 보다 작을 때에는 보상 신호 T_fric 이 제1 보상신호인

의 값으로 인가되고, ω_r과 ω_h 의 차이가 ε 이상일 때에는 보상 신호 T_fric 이 제2 보상신호에 해당하는

의 일정한 값으로 인가된다. 여기에서 ω_r과 ω_h 의 차이가 ε 보다 작을 때가 제1 범위에 해당하고, ω_r과 ω_h 의 차이가 ε 이상일 때가 제2 범위에 해당한다.

여기에서, Kt는 모터 상수, A는 상기 구동부에 인가되는 전류, sign(x)은 x의 부호에 따라 1 또는 -1을 출력하는 함수, ω _h 는 본체 회전 속도, ω _r 은 지령 속도이다.

이러한 보상 신호 T_fric 의 적용 결과, 도 6에서 오른쪽에 도시된 그래프와 같이 ω_r과 ω_h 의 차이가 임계값 ε의 미만일 때에 안정화 정밀도를 나타내는 θ_err(=T_d-T_fric)의 값이 ω_r과 ω_h 의 차이에 대응하여 변화할 수 있다.

본체가 회전하여 본체의 각속도가 발생한다는 것은 회전축 제어 시스템이 안정화를 행하기 위해서는 구동부가 순방향 또는 역방향으로 회전해야 한다. 그런데 이 때에는 본체의 회전 운동이 기계적 시스템에 전달되어 마찰력에 기인한 외란이 발생하였으므로 안정화를 도모하기 위해서는 본체의 회전 운동으로 인한 마찰력 외란을 제어에 고려해야 한다.

종래의 피드백 제어 시스템에서는 제어계를 안정화하기 위해 지령값에 대해 제어계에서 출력되는 출력값을 검출하여 이를 피드백에 이용하였다. 그러나 상술한 바와 같인 일 실시예에 관한 회전축 제어 시스템에서는, 본체의 회전에 의해 발생한 본체의 각속도를 검출하고, 시스템에 입력된 지령 속도와 본체의 각속도의 차이에 기초하여 토크를 보상하기 위해 보상 신호를 발생하므로 안정화 성능이 향상될 수 있다.

도 7은 도 1의 회전축 제어 시스템에 마찰 보상 알고리즘이 적용되지 않은 상태에서 회전축 제어 시스템의 특성을 나타낸 그래프이고, 도 8은 도 1의 회전축 제어 시스템에 마찰 보상 알고리즘이 적용된 상태에서 회전축 제어 시스템의 특성을 나타낸 그래프이다.

도 7 및 도 8에서, (a)의 그래프는 회전축의 제어를 위한 기준 입력을 나타내고, (b)의 그래프는 외란이 발생하였을 때 안정화를 위해 인가되는 모터 속도 명령이며, (c)는 모터의 속도 출력이고, (d)는 마찰 보상 알고리즘에 의해 발생된 보상 토크이며, (e)는 회전축 제어 시스템의 안정화 정밀도를 나타낸다.

마찰 보상 알고리즘은 일 실시예에 관한 회전축 제어 시스템에서 상술한 수학식 1 또는 수학식 2를 이용하여, 마찰 보상을 위한 보상 신호를 발생시키는 알고리즘을 말한다.

도 7의 (c)를 참고하면, 모터의 속도 출력값이 순방향에서 역방향으로 바뀌는 속도가 0이 되는 지점에서 모터의 속도 출력이 크게 요동치고 있음을 알 수 있다. 이와 대조적으로 도 8의 (c)를 참고하면, 모터의 속도 출력값이 순방향에서 역방향으로 바뀌는 속도가 9이 되는 지점에서도 안정적이면서 부드러운 모터의 속도값이 출력되고 있음을 알 수 있다. 도 8은 마찰 보상 알고리즘에 의해 회전축 제어 시스템의 안정화 정밀도가 크게 향상됨을 나타낸다.

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: 기계 시스템 70: 부하
15: 제1 감지부 100: 원격조종무장
20: 회전축 110: 영상부
25: 제2 감지부 120: 영상 구동부
30: 구동부 121: 영상 구동모터
40: 전달부 122: 엔코더
50: 제어부 123: 감속기
51: 안정화 제어부 200: 무장부
52: 적분기 210: 사격부
53: 비례-미분 제어기 400: 본체
55: 토크 보상부 410: 수평 회전 구동부

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 본체에 회전 가능하게 장착된 회전축;
   상기 본체가 회전하는 본체 회전 속도를 감지하는 제1 감지부;
   상기 회전축을 구동하는 구동부;
   상기 회전축이 회전하는 회전축 속도를 감지하는 제2 감지부;
   상기 제1 감지부가 감지한 상기 본체의 본체 회전 속도와 상기 회전축을 구동하기 위한 지령 속도의 차이를 연산하여, 상기 본체 회전 속도와 상기 지령 속도의 차이가 제1 범위에 존재하면 제1 보상 신호를 발생시키고, 상기 본체 회전 속도와 상기 지령 속도의 차이가 제2 범위에 존재하면 제2 보상 신호를 발생시키는 토크 보상부; 및
   상기 제2 감지부가 감지한 상기 회전축 속도와 입력 신호의 차이와 상기 보상 신호에 기초하여 상기 구동부를 제어하는 안정화 제어부;를 구비하고,
   상기 제1 범위는 상기 본체 회전 속도와 상기 지령 속도의 차이가 미리 정해진 임계값의 미만의 범위이고, 상기 제2 범위는 상기 본체 회전 속도와 상기 지령 속도의 차이가 상기 임계값의 이상의 범위이며,
   상기 제1 보상 신호는 O이고, 상기 제2 보상 신호는 하기 수학식 1에 의해 연산되는, 회전축 제어 시스템:
   [수학식 1]
   

   

   
   여기에서, T_fric 은 제2 보상 신호, Kt는 모터 상수, A는 상기 구동부에 인가되는 전류, sign(x)은 x의 부호에 따라 1 또는 -1을 출력하는 함수, ω_h 는 본체 회전 속도, ω_r 은 지령 속도임.
4. 본체에 회전 가능하게 장착된 회전축;
   상기 본체가 회전하는 본체 회전 속도를 감지하는 제1 감지부;
   상기 회전축을 구동하는 구동부;
   상기 회전축이 회전하는 회전축 속도를 감지하는 제2 감지부;
   상기 제1 감지부가 감지한 상기 본체의 본체 회전 속도와 상기 회전축을 구동하기 위한 지령 속도의 차이를 연산하여, 상기 본체 회전 속도와 상기 지령 속도의 차이가 제1 범위에 존재하면 제1 보상 신호를 발생시키고, 상기 본체 회전 속도와 상기 지령 속도의 차이가 제2 범위에 존재하면 제2 보상 신호를 발생시키는 토크 보상부; 및
   상기 제2 감지부가 감지한 상기 회전축 속도와 입력 신호의 차이와 상기 보상 신호에 기초하여 상기 구동부를 제어하는 안정화 제어부;를 구비하고,
   상기 제1 범위는 상기 본체 회전 속도와 상기 지령 속도의 차이가 미리 정해진 임계값의 미만의 범위이고, 상기 제2 범위는 상기 본체 회전 속도와 상기 지령 속도의 차이가 상기 임계값의 이상의 범위이며,
   상기 제1 보상 신호는 하기 수학식 2에 의해 연산되고, 상기 제2 보상 신호는 하기 수학식 3에 의해 연산되는, 회전축 제어 시스템:
   [수학식 2]
   

   

   
   [수학식 3]
   

   

   
   여기에서, T_fric 은 제1 보상 신호 및 제2 보상 신호, Kt는 모터 상수, A는 상기 구동부에 인가되는 전류, sign(x)은 x의 부호에 따라 1 또는 -1을 출력하는 함수, ω_h 는 본체 회전 속도, ω_r 은 지령 속도임.

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