KR102376322B1 - Pneumatic precision control means - Google Patents

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KR102376322B1
KR102376322B1 KR1020200157861A KR20200157861A KR102376322B1 KR 102376322 B1 KR102376322 B1 KR 102376322B1 KR 1020200157861 A KR1020200157861 A KR 1020200157861A KR 20200157861 A KR20200157861 A KR 20200157861A KR 102376322 B1 KR102376322 B1 KR 102376322B1
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KR
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control
pneumatic actuator
displacement
pneumatic
precision control
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KR1020200157861A
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김후식
이대호
김영신
이준철
김봉호
정상규
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주식회사 뉴테스
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    • F15B15/2815Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT

Abstract

The present invention relates to a precision control means of a pneumatic actuator. More specifically, the precision control means (1) of a pneumatic actuator comprises: a position-based displacement precision control part (100) for controlling the position of a piston of a pneumatic actuator based on information measured in real time by a displacement sensor (S1); and a weight-based displacement precision control part (200) for controlling the position of the piston of the pneumatic actuator based on information measured in real time by a weight sensor (S2), thereby allowing pneumatic pressure supplied to the actuator to be controlled precisely. Accordingly, the present invention, as configured above, controls pneumatic pressure precisely, thereby enabling a precise and stable test through a test device using a pneumatic actuator.

Description

공압 액추에이터 정밀 제어 수단{Pneumatic precision control means}Pneumatic precision control means

본 발명은, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 공압을 정밀하게 제어할 수 있는 알고리즘으로, 변위, 힘에 대한 정밀하고 안정적인 피드백 제어를 통해, 공압을 이용한 액추에이터를 시험장비에 적용하여도, 비압축성 유체와 동일한 안정적인 제어가 가능하도록 하는, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단에 관한 것이다.The present invention relates to a means for precise control of a pneumatic actuator, and more particularly, to an algorithm capable of precisely controlling pneumatic pressure, through precise and stable feedback control for displacement and force, an actuator using pneumatic pressure to test equipment Even if applied, it relates to a pneumatic actuator precision control means that enables the same stable control as an incompressible fluid.

신뢰성 시험기는 민자, 국가 연구소, 대학, 산업체 등에서 기초 재료 평가 및 제품의 신뢰성 평가를 위한 정적, 동적 시험하는 장비이다.The reliability tester is a static and dynamic test equipment for basic material evaluation and product reliability evaluation in private sector, national research institutes, universities, and industries.

이는 제품의 물성, 수명, 한도 등의 기초 데이터를 확보하여 품질을 향상시키기 위한 것이다.This is to improve the quality by securing basic data such as physical properties, lifespan, and limit of the product.

현재 공압을 제어하는 것은, 공기의 압축성으로 인하여 힘(force), 속도(speed) 등에 대한 정밀하고 안정적인 피드백 제어를 얻는 것이 힘들다는 것이 일반적인 사실로 알려져 있어, 공압이 가지는 여러 가지 장점에도 불구하고, 대부분의 신뢰성 평가를 위한 정적, 동적 시험 장비는 안정적으로 컨트롤이 가능한 비압축성인 유압을 이용한 시험기를 사용하고 있었다.Currently, it is known that it is difficult to obtain precise and stable feedback control for force, speed, etc. due to the compressibility of air due to the compressibility of air. Most of the static and dynamic test equipment for reliability evaluation uses a tester using incompressible hydraulic pressure that can be controlled stably.

대부분의 기관 및 연구소에서 사용하는 유압 시험기는 유압유(오일)를 사용하는 방식으로, 반복 시험 중, 시험실에 발생하는 오염(마찰로 인한 오염 등) 및 일정 기간이 지나면 교체해야 하는 오일에 의해 수질 및 토질 오염 등으로 인해, 환경오염 문제가 될 수 있다.The hydraulic tester used in most institutions and laboratories uses hydraulic oil (oil). During repeated tests, water quality and water quality and Due to soil pollution, etc., it may become an environmental pollution problem.

예를 들어, 유압 시험기는 사용 용량 10[ton] 기준으로, 1[년]에 140[리터]의 유압유를 교체하여야 하며, 유압유 호스는 최소 3[년]에 1[번]씩 교체하여야 한다.For example, the hydraulic tester should replace 140 [liter] of hydraulic oil per 1 [year] based on the usage capacity of 10 [ton], and the hydraulic oil hose should be replaced at least 1 [times] every 3 [years].

그러나, 공압 시험기의 경우에는, 공압 라인을 사용하기 때문에 오일 사용이 전혀 없는 장점을 제공할 수 있다.However, in the case of a pneumatic tester, since a pneumatic line is used, the advantage of not using oil at all can be provided.

또한, 유압유의 사용은 국내 온실가스 정책과 위배되고, 탄소 배출량이 계속적으로 증가하는 추세로, '2017 국가 온실가스 인벤토리 보고서'에 따르면, 에너지 분야 다음으로 산업공정 분야에서 계속적인 증가 추세를 보이고 있다고 해석하고 있으며, 정부도 정책적으로 온실가스를 줄이기 위해 오일 사용을 최소화하는 것을 제안하고 있는 실정이다.In addition, the use of hydraulic oil is in violation of domestic greenhouse gas policies and carbon emissions are continuously increasing. The government is also proposing to minimize the use of oil to reduce greenhouse gases as a policy.

유압 시험기에 비하여 공압을 이용한 시험기는, 도입비가 매우 저렴하고, 관련 유틸리티 등도 매우 저렴하고, 유틸리티 설치도 매우 간단하여, 1[개]의 공압 라인만으로도 전체 시스템 운전이 가능한 장점이 있다.Compared to the hydraulic tester, the pneumatic tester has the advantage that the introduction cost is very low, the related utilities are very cheap, and the utility installation is very simple, so that the entire system can be operated with only one pneumatic line.

또한, 유지, 보수 비용은, 공압 시험기의 경우, 필터만 교환해주면 되나, 유압 시험기의 경우 필터, 오일, 유압 호스 등을 일정 기간이 지나면 교체하여야 하므로, 유지, 관리 비용이 상대적으로 비싸다.In addition, maintenance and repair costs, in the case of a pneumatic tester, only the filter needs to be replaced, but in the case of a hydraulic tester, the filter, oil, hydraulic hose, etc. must be replaced after a certain period of time, so the maintenance and management cost is relatively expensive.

요약하자면, 유압 시험기는 정밀 제어에는 용이하나, 초기 도입 및 유지, 보수 비용이 고가이고, 설치 공간을 많이 차지하여 공간 활용성이 저하되며, 오일 사용으로 환경적인 요소 등이 열악한 단점을 가지고 있다.In summary, the hydraulic tester is easy for precise control, but the initial introduction, maintenance, and repair costs are high, space utilization is reduced because it occupies a lot of installation space, and environmental factors are poor due to the use of oil.

따라서, 본 발명은, 공기의 압축성을 보완할 수 있는 정밀 제어 알고리즘을 제공, 공압 제어에 최적화된 전용 보드를 개발, 적용하여, 고성능의 공압 신뢰성 시험기 및 친환경적인 공기를 이용하는, 값싸고 대중적인 신뢰성 시험장비를 제작할수 있도록 한다.Therefore, the present invention provides a precision control algorithm that can supplement the compressibility of air, develops and applies a dedicated board optimized for pneumatic control, and uses a high-performance pneumatic reliability tester and eco-friendly air, cheap and popular reliability to manufacture test equipment.

즉, 공압 액추에이터를 정밀하게 제어하는 것은, 공기의 압축성으로 인해, 힘, 변위 등에 대한 정밀하고 안정적인 피드백 제어를 얻는 것이 힘들어, 쉽게 시험장비에 적용하지 못하였고, 이러한 문제를 해결하고 적용시키기 위해서는, 온도에 따른 공기 밀도 제어, PID 제어의 한계를 극복해야 하는 방법이 해소되어야 한다.That is, to precisely control the pneumatic actuator, it is difficult to obtain precise and stable feedback control for force, displacement, etc. due to the compressibility of air, so it was not easily applied to the test equipment. In order to solve and apply this problem, A method to overcome the limitations of temperature-dependent air density control and PID control must be resolved.

이에, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단에 관한 선행기술로서,Accordingly, as a prior art related to a pneumatic actuator precision control means,

도 18의 (a)에 도시된 바와 같이, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0091192호의 "공압 액추에이터 제어 시스템 및 그 제어 방법"(이하, '선행기술 1'이라 함.)은,As shown in (a) of Figure 18, "Pneumatic actuator control system and control method thereof" of Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2013-0091192 (hereinafter referred to as 'prior art 1'),

공기의 압력에 의해 작동하여 기계적 동력을 발생시키는 적어도 하나의 공압 액추에이터와, 공압 액추에이터에 공급될 압축 공기를 생성하며 인가된 신호에 의해 생성하는 압축 공기의 용량을 가변하는 압축 펌프와, 압축 펌프에 의해 생성된 압축 공기를 저장하며 공압 액추에이터에 압축 공기를 공급하는 공압 공급부와, 공압 공급부의 압축 공기의 압력을 감지하는 감지 센서와, 구동될 공압 액추에이터의 부하와 감지 센서의 감지 신호에 기초하여 압축 펌프의 압축 공기의 용량을 가변하도록 압축 펌프에 신호를 인가하는 펌프 제어부를 구비한, 공압 액추에이터 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.At least one pneumatic actuator operated by air pressure to generate mechanical power, a compression pump generating compressed air to be supplied to the pneumatic actuator and varying the capacity of the compressed air generated by an applied signal; A pneumatic supply unit that stores compressed air generated by It relates to a pneumatic actuator control system and a method for controlling the same, having a pump control unit that applies a signal to the compression pump to vary the capacity of the compressed air of the pump.

또 다른 선행기술로는,Another prior art,

도 18의 (b)에 도시된 바와 같이, 대한민국 등록특허공보 제10-1991500호의 "공압식 액추에이터, 이를 이용한 공압식 밸브 및 공압식 밸브 시스템"(이하, '선행기술 2'라 함.)으로서,As shown in (b) of FIG. 18, "Pneumatic actuator, pneumatic valve and pneumatic valve system using the same" of Republic of Korea Patent Publication No. 10-1991500 (hereinafter referred to as 'prior art 2'),

압축공기의 가압 또는 해제 상태에 따라 위치가 가변되는 피스톤이 내부에 설치된 구동 실린더부, 일단부가 상기 피스톤에 일체로 결합된 구동축이 내부를 통과하며, 상기 피스톤의 위치 가변 상태에 따라 내부에 설치된 링크 부재를 통해 상기 구동축이 출력축으로 회동력을 전달하도록 구성된 구동 출력부 및 상기 구동 출력부를 통과한 구동축의 타단부가 위치하며, 상기 구동축의 타단부의 위치 가변 상태에 상응하는 탄성 변화 상태를 갖도록 스프링이 내부에 설치되어 상기 압축공기의 가압 또는 해제 상태에 대응하는 상기 스프링의 탄성복원력을 상기 구동축 및 피스톤에 제공하도록 구성된 스프링 실린더부를 포함하며, 히팅용 공기가 상기 구동 실린더부의 외부를 감싸는 형태로 설치된 히팅용 공기 라인과, 상기 구동 출력부의 내부와, 상기 스프링 실린더부 내부를 상호 연통하여 통과하면서 히팅 기능을 제공하도록 구성된 공압식 액추에이터에 관한 것이다.A drive cylinder part having a piston whose position is variable depending on the pressurization or release state of compressed air is installed therein, a drive shaft integrally coupled to the piston at one end passes through the inside, and a link installed therein according to the variable position of the piston A driving output unit configured to transmit a rotational force from the driving shaft to the output shaft through a member, and the other end of the driving shaft passing through the driving output unit are positioned, and a spring to have an elastic change state corresponding to the position variable state of the other end of the driving shaft It is installed therein and includes a spring cylinder part configured to provide an elastic restoring force of the spring corresponding to the pressurization or release state of the compressed air to the drive shaft and the piston, wherein the heating air is installed in a form surrounding the outside of the driving cylinder part It relates to a pneumatic actuator configured to provide a heating function while passing through an air line for heating, the inside of the drive output part, and the inside of the spring cylinder part in communication with each other.

살펴본 바와 같이, 상기 선행기술 1 내지 선행기술 2는, 공압 액추에이터 및 이를 제어하는 시스템에 관한 기술로, 본 발명과 기술분야는 유사하지만, 기술적 특징이 상이하다.As can be seen, the prior art 1 to the prior art 2 is a technology related to a pneumatic actuator and a system for controlling the same, and the present invention and the technical field are similar, but the technical characteristics are different.

즉, 본 발명에서 제공하고자 하는 공압 액추에이터를 제어하기 위한 수단과, 이를 통해 발명이 해결하고자 하는 과제, 이를 해결함으로서 발휘되는 효과가 상이하다.That is, the means for controlling the pneumatic actuator to be provided in the present invention, the problem to be solved by the invention through this, and the effect exerted by solving the same are different.

그러므로, 상기 선행기술 1 내지 선행기술 2를 포함한 종래의 공압 액추에이터에 대한 공압의 정밀 제어 기술과는 다른, 본 발명만의 발명의 해결하고자 하는 과제(발명의 목적), 이를 해결하기 위한 해결수단(구성요소) 및 이를 해결함으로서 발휘되는 효과를 기반으로, 그 기술적 특징을 꾀하고자 한다.Therefore, different from the precision control technology of pneumatic for the conventional pneumatic actuator including the prior art 1 and the prior art 2, the problem to be solved (object of the invention) of the present invention only, a solution for solving this ( components) and the effects exerted by solving them, we intend to seek its technical characteristics.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0091192호 (2013.08.16. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2013-0091192 (published on August 16, 2013) 대한민국 등록특허공보 제10-1991500호 (2019.06.14. 등록)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1991500 (Registered on June 14, 2019)

이에, 본 발명은 상기 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,Accordingly, the present invention has been devised to solve the above-mentioned conventional problems,

공압 액추에이터를 정밀하게 제어할 수 있는 제어 수단을 제공하는 데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a control means capable of precisely controlling a pneumatic actuator.

즉, 공압을 이용한 액추에이터의 힘과 변위 제어를 정밀하게 제어하여, 기존 다양한 시험장비에 이용되는 비압축성 유체로 제어되는 액추에이터를, 친환경적인 공압 액추에이터로 대체할 수 있도록, 공압 액추에이터를 정밀하게 제어할 수 있는 제어 수단을 제공하는 데에 그 목적이 있다.That is, by precisely controlling the force and displacement control of the actuator using pneumatic pressure, the pneumatic actuator can be precisely controlled so that the actuator controlled by the incompressible fluid used in existing various test equipment can be replaced with an eco-friendly pneumatic actuator. The purpose of the present invention is to provide a control means.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위해 안출된 것으로서,The present invention for achieving the above object has been devised to achieve the problem to be solved,

공압 액추에이터 정밀 제어 수단에 있어서,In the pneumatic actuator precision control means,

변위센서로부터 실시간 측정되는 정보를 기반으로 공압 액추에이터의 피스톤의 위치를 제어하는 위치기반변위정밀제어부;Position-based displacement precision control unit for controlling the position of the piston of the pneumatic actuator based on the information measured in real time from the displacement sensor;

하중센서로부터 실시간 측정되는 정보를 기반으로 공압 액추에이터의 피스톤의 위치를 제어하는 하중기반변위정밀제어부;로 구성되어,It consists of a; load-based displacement precision control unit that controls the position of the piston of the pneumatic actuator based on the information measured in real time from the load sensor.

액추에이터에 공급되는 공압의 정밀 제어가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that precise control of the pneumatic pressure supplied to the actuator is made.

이때, 변위센서는,At this time, the displacement sensor is

LVDT(linear variable differential transformer),linear variable differential transformer (LVDT),

하중센서는,load sensor,

로드셀(load cell)로 구성되고,Consists of a load cell,

위치기반변위정밀제어부는,Position-based displacement precision control unit,

변위센서를 이용하여 실시간 측정되는 실제 변위와 입력 변위 사이의 추종 오차를 이용하여 P-PI기반으로 공압 액추에이터의 피스톤의 위치를 일차적으로 제어하는 피드백제어모듈;a feedback control module that primarily controls the position of the piston of the pneumatic actuator based on P-PI using the tracking error between the actual displacement and the input displacement measured in real time using a displacement sensor;

변위센서를 통해 입력되는 신호 자체에 가중치를 제공하고, 제어 출력 값에 곱하여, 출력을 조절할 수 있도록 하는 오토 게인 튜닝(auto gain tuning) 기능이 포함된 피드포워드제어모듈;로 구성되어,A feedforward control module with an auto gain tuning function that provides a weight to the signal itself input through the displacement sensor, multiplies the control output value, and adjusts the output; consists of,

상기 피드백제어모듈과 피드포워드제어모듈이 동시에 활성화되도록 하여, 공압 액추에이터의 피스톤의 위치를 제어하도록 하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the feedback control module and the feedforward control module are activated at the same time to control the position of the piston of the pneumatic actuator.

한편, 이에 앞서 본 명세서는 특허등록청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.On the other hand, prior to this, in this specification, the terms or words used in the claims of the patent registration should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor of the term in order to explain his invention in the best way. should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that can be appropriately defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention. It should be understood that there may be equivalents and variations.

이상의 구성 및 작용에서 상기 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면,According to the present invention as described above in the above configuration and operation,

1. 공압 액추에이터를 정밀하게 제어할 수 있다.1. The pneumatic actuator can be controlled precisely.

즉, 변위센서와, 하중센서로부터 실시간 측정되는 정보(신호)를 바탕으로, 공압을 이용한 액추에이터의 힘과 변위 제어를 정밀하게 제어하여, 기존 다양한 시험장비에 이용되는 비압축성 유체로 제어되는 액추에이터를, 친환경적인 공압 액추에이터로 대체할 수 있도록 한다.That is, based on the information (signal) measured in real time from the displacement sensor and the load sensor, the actuator's force and displacement control using pneumatic pressure are precisely controlled, and the actuator controlled with incompressible fluid used in various existing test equipment, It can be replaced by an eco-friendly pneumatic actuator.

2. 그러므로, 비압축성 유체를 사용하는 액추에이터의 단점(도입과 유지, 보수에 대한 비용이 고가이며, 주기적인 유압유 호스 및 오일 관리, 오일 교체 등으로 인한 유지, 보수의 불편함)을 해소시키고,2. Therefore, the disadvantages of actuators using incompressible fluids (the cost for introduction, maintenance, and repair are expensive, and the inconvenience of maintenance and repair due to periodic hydraulic oil hose and oil management, oil change, etc.),

3. 이와 동시에, 본 발명의 특징인 공압을 이용하므로, 친환경적인 장비를 설계, 제작, 생산할 수 있고(친환경적인 시스템으로 환경 정책에 부합),3. At the same time, since it uses pneumatic pressure, which is a feature of the present invention, it is possible to design, manufacture, and produce eco-friendly equipment (environmental policy as an eco-friendly system),

4. 이에 따른, 비용 및 유지, 보수 등 관리의 용이성이 극대화된다.4. As a result, the cost and ease of management such as maintenance and repair are maximized.

5. 나아가, 정밀 공압 서보 액추에이터를 국산화하고, 이를 수출로 연계하여, 우리나라의 공압 액추에이터 시장의 활성화 및 기술 개발 발전에 이바지할 수 있다.5. Furthermore, by localizing the precision pneumatic servo actuator and linking it to export, it can contribute to the revitalization of the pneumatic actuator market in Korea and the development of technology.

6. 스마트 팩토리(smart factory)의 시장성 증가로 사업 영역을 확장시킬 수 있다.6. Business areas can be expanded by increasing the marketability of smart factories.

즉, 본 발명의 주 효과는, 다양한 시험장비에 공압 액추에이터를 적용하여도, 기존 비압축성 유체를 이용한 액추에이터와 동일한 정밀 제어가 가능하게 함으로서, 시험장비의 관리 및 유지, 보수의 용이성은 물론, 공압을 이용하므로 친환경적인 시험장비를 제공할 수 있다는 매우 효과적인 발명이라 하겠다.That is, the main effect of the present invention is that even when a pneumatic actuator is applied to various test equipment, the same precise control as that of an actuator using an existing incompressible fluid is possible. It can be said that it is a very effective invention that can provide eco-friendly test equipment because it is used.

또한, 환경 문제에 대응하여 유압을 사용하는 시험장비를 공압을 사용하는 시험장비로 대체할 수 있는 효과와,In addition, in response to environmental problems, the effect of replacing the test equipment using hydraulic pressure with the test equipment using pneumatic pressure,

정밀 공압 제어 알고리즘을 제공하는 효과로,With the effect of providing a precision pneumatic control algorithm,

외산에 의존하고 있는 공압 제어 분야에 공압 신뢰성 시험장비의 국산화 및 관련 원천기술을 확보하는 효과가 발휘될 수 있다.Localization of pneumatic reliability test equipment and securing related source technology can be exerted in the pneumatic control field, which is dependent on foreign products.

도 1은 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단에 대한 구성도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단의 제어에 대한 순서도를 간략하게 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단의 제어에 대한 또 다른 순서도를 간략하게 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단의 구성요소 중, 피드백제어모듈에서 수행되는 P-PI 제어에 대한 순서도를 간략하게 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단의 구성요소 중, 피드포워드제어모듈에서 수행되는 FF 제어에 대한 순서도를 간략하게 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단의 구성요소 중, 위치기반변위정밀제어부에 대한 알고리즘의 블록 선도를 실시 예로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단의 구성요소 중, 피드포워드제어모듈에 대한 알고리즘의 블록 선도를 실시 예로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단의 구성요소 중, 피드포워드제어모듈에 포함된 오토 게인 튜닝 기능의 적용 방법을 간략하게 도시한 것이다.
도 10은 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단의 구성요소 중, 하중기반변위정밀제어부에 대한 알고리즘의 블록 선도를 실시 예로 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단의 구성요소 중, UI제어모듈의 실시 예를 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단의 구성요소 중, 호스트피씨요소의 소스 코드를 실시 예로 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단의 구성요소 중, 패널컨트롤루프에 대한 소스 코드를 실시 예로 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단의 구성요소 중, 자동제어루프에 대한 소스 코드를 실시 예로 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단의 구성요소 중, 데이터읽기루프에 대한 소스 코드를 실시 예로 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단의 구성요소 중, 데이터쓰기루프에 대한 소스 코드를 실시 예로 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단이 적용된 공압 액추에이터를 사용하는 시험장비에 대한 실시 예를 나타낸 것이다.
도 18은 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단에 대한 선행기술의 대표도를 나타낸 것이다.
1 shows a conceptual diagram for the present inventors, a pneumatic actuator precision control means.
Figure 2 shows the configuration of the present invention, a pneumatic actuator precision control means.
Figure 3 is a schematic representation of the flow chart for the control of the present inventor, a pneumatic actuator precision control means.
Figure 4 is a schematic representation of another flow chart for the control of the present invention, a pneumatic actuator precision control means.
5 is a flowchart schematically illustrating the P-PI control performed in the feedback control module among the components of the present inventor's pneumatic actuator precision control means.
6 is a flowchart schematically illustrating the FF control performed in the feedforward control module among the components of the present inventors, the pneumatic actuator precision control means.
7 is a block diagram of an algorithm for a position-based displacement precision control unit among the components of the present inventors, a pneumatic actuator precision control means, as an embodiment.
8 is a block diagram of an algorithm for a feedforward control module among the components of the present inventor's pneumatic actuator precision control means as an embodiment.
9 is a diagram schematically illustrating a method of applying the auto gain tuning function included in the feedforward control module among the components of the present inventor's precision control means for a pneumatic actuator.
10 is a block diagram of an algorithm for a load-based displacement precision control unit among components of the present inventor's precision control means for a pneumatic actuator as an embodiment.
11 shows an embodiment of a UI control module among the components of the present inventors, a pneumatic actuator precision control means.
12 shows the source code of the host PC element among the components of the present inventor's precision control means of a pneumatic actuator as an embodiment.
13 is an embodiment showing the source code for the panel control loop among the components of the present inventor's pneumatic actuator precision control means.
14 is an embodiment showing the source code for the automatic control loop among the components of the present inventor, the pneumatic actuator precision control means.
15 is an embodiment showing the source code for the data read loop among the components of the present inventor, the pneumatic actuator precision control means.
16 is an embodiment showing the source code for the data write loop among the components of the present inventor's pneumatic actuator precision control means.
17 shows an embodiment of a test equipment using a pneumatic actuator to which the present inventors, a pneumatic actuator precision control means are applied.
18 shows a representative view of the prior art for the present inventors, a pneumatic actuator precision control means.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 공압 액추에이터 정밀 제어 수단(1)에 대한 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the function, configuration and operation of the pneumatic actuator precision control means 1 according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은, 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단(1)에 대한 개념도를 나타낸 것이며, 도 2는, 본 발명인, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단(1)에 대한 구성도를 나타낸 것이다.Figure 1, the present inventor, shows a conceptual diagram for the pneumatic actuator precision control means (1), Figure 2, the present inventor, shows a configuration diagram for the pneumatic actuator precision control means (1).

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은,1 to 2, the present invention,

공압 액추에이터 정밀 제어 수단(1)에 있어서,In the pneumatic actuator precision control means (1),

변위센서(S1)로부터 실시간 측정되는 정보를 기반으로 공압 액추에이터의 피스톤 위치를 제어하는 위치기반변위정밀제어부(100);Position-based displacement precision control unit 100 for controlling the position of the piston of the pneumatic actuator based on the information measured in real time from the displacement sensor (S1);

하중센서(S2)로부터 실시간 측정되는 정보를 기반으로 공압 액추에이터의 피스톤의 위치를 제어하는 하중기반변위정밀제어부(200);로 구성되어,The load-based displacement precision control unit 200 for controlling the position of the piston of the pneumatic actuator based on the information measured in real time from the load sensor S2;

액추에이터에 공급되는 공압의 정밀 제어가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that precise control of the pneumatic pressure supplied to the actuator is made.

즉, 본 발명은, 공압의 정밀 제어를 위해, PID 제어(proportional integral derivation control)를 바탕으로, P-PI 제어(비례-비례 적분 제어)와, FF(feed foward) 제어를 적용하여, 공압 액추에이터의 피스톤의 기계적인 일을 정밀하게 제어할 수 있도록 하는, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단(1)에 대한 것이다.That is, the present invention, for precise control of pneumatic pressure, based on PID control (proportional integral derivation control), P-PI control (proportional-proportional integral control) and FF (feed forward) control by applying, pneumatic actuator It is about a pneumatic actuator precision control means (1), which allows to precisely control the mechanical work of the piston of the

도 3 내지 도 17을 참조하여, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면,3 to 17, the present invention will be described in more detail,

변위센서(S1)를 통해 획득되는 정보를 바탕으로, 가공하여, 액추에이터의 피스톤의 위치를 정밀 제어하는 위치기반변위정밀제어부(100)는,The position-based displacement precision control unit 100 that precisely controls the position of the piston of the actuator by processing based on the information obtained through the displacement sensor S1,

복합 알고리즘으로 구성되는데,It consists of a complex algorithm.

변위센서(S1)를 이용하여 실시간 측정되는 실제 변위와 입력 변위 사이의 추종 오차를 이용하여 P-PI기반으로 공압 액추에이터의 피스톤의 위치를 일차적으로 제어하는 피드백제어모듈(110);a feedback control module 110 that primarily controls the position of the piston of the pneumatic actuator based on P-PI using the tracking error between the actual displacement and the input displacement measured in real time using the displacement sensor S1;

변위센서(S1)를 통해 입력되는 신호 자체에 가중치를 제공하고, 제어 출력 값에 곱하여, 출력을 조절할 수 있도록 하는 오토 게인 튜닝(auto gain tuning) 기능이 포함된 피드포워드제어모듈(120);로 구성되어,Feedforward control module 120 including an auto gain tuning function that provides a weight to the signal itself input through the displacement sensor S1, multiplies the control output value, and adjusts the output; composed,

상기 피드백제어모듈(110)과 피드포워드제어모듈(120)이 동시에 활성화되도록 하여, 공압 액추에이터의 피스톤의 위치를 제어하도록 한다.The feedback control module 110 and the feedforward control module 120 are activated at the same time to control the position of the piston of the pneumatic actuator.

이때, 피드포워드제어모듈(120)은,At this time, the feed forward control module 120,

상기 피드백제어모듈(110)을 통해서만, 공압 액추에이터의 피스톤의 위치를 제어할 경우, 저속 및 정적 상태에서의 정밀 제어는 가능하나, 고주파로 위치가 입력될 경우에는, 피스톤의 비례 제어 밸브의 지연 현상으로, 주파수에 맞춰 정밀 제어가 불가하는 것을 방지하기 위해 구성된다.When the position of the piston of the pneumatic actuator is controlled only through the feedback control module 110, precise control at low speed and static state is possible, but when the position is input at high frequency, the delay of the proportional control valve of the piston As a result, it is configured to prevent precise control according to the frequency from being impossible.

즉, 변위센서(S1)로부터 실시간 측정된 피스톤의 위치 신호를 분석하여, 피크점과 밸리점을 검출한 뒤, 이를, 피드포워드제어모듈(120)의 게인 값을 조절하는 오토 게인 튜닝(auto gain tuning) 기능을 이용, 실제 진폭이 목표 진폭에 도달할 때까지 피드포워드제어모듈(120)의 게인 값을 조절한다.That is, by analyzing the position signal of the piston measured in real time from the displacement sensor S1, the peak point and the valley point are detected, and then, the auto gain tuning that adjusts the gain value of the feed forward control module 120 (auto gain) tuning) function to adjust the gain value of the feedforward control module 120 until the actual amplitude reaches the target amplitude.

또한, 피드백제어모듈(110)은,In addition, the feedback control module 110,

P-PI 제어(비례-비례 적분 제어)를 기반으로 제어되며,It is controlled based on P-PI control (Proportional-Proportional Integral Control),

변위센서(S1)로부터 전달되는 실시간 측정 정보, 즉, 실제 위치와 목표 위치 사이의 차이를 도출, 출력 결과를 제공하는 위치기반변위위치제어루프요소(111);a position-based displacement position control loop element 111 for deriving real-time measurement information transmitted from the displacement sensor S1, that is, a difference between an actual position and a target position, and providing an output result;

상기 위치기반변위위치제어루프요소(111)로부터 제공된 출력 결과와, 공압 액추에이터의 피스톤의 현재 속도를 비교하여, 그 차이가 입력되는 위치기반변위속도제어루프요소(112);로 구성되어,It is composed of;

위치기반변위속도제어루프요소(112)에 입력되는, 위치기반변위위치제어루프요소(111)로부터 제공된 출력 결과와, 공압 액추에이터의 피스톤의 현재 속도의 차이를 적분하여 실제 비례 제어 밸브의 입력 전압으로 입력되도록 한다.The difference between the output result provided from the position-based displacement position control loop element 111, which is input to the position-based displacement speed control loop element 112, and the current speed of the piston of the pneumatic actuator is integrated into the input voltage of the actual proportional control valve. to be entered.

이러한, 피드백제어모듈(110)은,Such, the feedback control module 110,

시간 지연으로 인해 불안정해지는 시스템(시험 장비를 구동하기 위해 필요한 시스템)을 안정적으로 제어하는 데 도움을 준다.It helps to reliably control a system that becomes unstable due to time delay (the system required to run the test equipment).

또한, 피드포워드제어모듈(120)에 포함된 오토 게인 튜닝(auto gain tuning)은,In addition, the auto gain tuning included in the feed forward control module 120 is,

실제 공압 액추에이터의 피스톤의 실제 위치 정보를 이용하여, 피크점과 밸리점을 검출하고,By using the actual position information of the piston of the actual pneumatic actuator, the peak point and the valley point are detected,

검출된 피크점과 밸리점으로부터 현재 웨이브(파동)의 진폭을 도출한 뒤, 목표 진폭과 비교한다.After deriving the amplitude of the current wave (wave) from the detected peak and valley points, it is compared with the target amplitude.

이때, 현재 진폭이 목표 진폭보다 낮은 경우에는,At this time, if the current amplitude is lower than the target amplitude,

피드포워드제어모듈(120)의 게인 값을 증가시키고,Increase the gain value of the feed forward control module 120,

높은 경우에는,In case of high

게인 값을 감소시켜,By reducing the gain value,

목표 진폭과 현재 진폭의 차이를 이용하여, 두 진폭 간의 차이를 누적시킨 뒤, 적분 제어의 원리를 이용한다.The difference between the target amplitude and the current amplitude is used to accumulate the difference between the two amplitudes, and then the principle of integral control is used.

한편, 하중기반변위정밀제어부(200)은,On the other hand, the load-based displacement precision control unit 200,

시편과 피스톤의 초기 위치를 결정하고, 피스톤이 해당 위치에 도달하게 될 시, 입력 값을 하중 값으로 변화시키는 하중기반변위위치제어루프모듈(210);a load-based displacement position control loop module 210 that determines the initial positions of the specimen and the piston, and changes an input value into a load value when the piston reaches the corresponding position;

상기 하중기반변위위치제어루프모듈(210)로부터 전달되는 정보의 피드백 신호가, 하중센서(S2)로부터 입력되는 신호로 변화되어, 하중 제어를 시작하도록 하는 하중기반변위하중제어루프모듈(220);로 구성되어,a load-based displacement load control loop module 220 configured to change a feedback signal of information transmitted from the load-based displacement position control loop module 210 into a signal input from the load sensor S2 to start load control; consists of,

액추에이터의 피스톤에 가해지는 압력 정보를 바탕으로, 하중 정밀 제어가 이루어지도록 한다.Based on the pressure information applied to the piston of the actuator, the load is precisely controlled.

즉, 상기 하중기반변위위치제어루프모듈(210)을 통한 위치 제어가 완료된 후, 하중기반변위하중제어루프모듈(220)에 의한 하중 제어로 변화될 때, 위치 제어 시의 추종 오차가 오(誤) 입력되는 일을 방지하기 위해, 추종 오차와 게인 값을 초기화하여, 누적된 오차 값이 제어 성능에 영향을 미치치 않도록 한다.That is, after the position control through the load-based displacement position control loop module 210 is completed, when the load control is changed to the load control by the load-based displacement load control loop module 220, the tracking error during position control is incorrect. ) to prevent input, the tracking error and gain values are initialized so that the accumulated error values do not affect the control performance.

이때, 상기 하중기반변위위치제어루프모듈(210)은,At this time, the load-based displacement position control loop module 210,

위치기반변위정밀제어부(100)와 동일한 알고리즘으로 이루어지며,It consists of the same algorithm as the position-based displacement precision control unit 100,

또한, 하중기반변위하중제어루프모듈(220)에 의한 하중 제어 모드로 변경된 뒤에도, 위치기반변위정밀제어부(100)와 동일하게, P-PI 기반의 피드포워드제어모듈(120)을 할 수 있도록 한다.In addition, even after being changed to the load control mode by the load-based displacement load control loop module 220, in the same manner as the position-based displacement precision control unit 100, the P-PI-based feed forward control module 120 can be performed. .

한편, 상술한, 위치기반변위정밀제어부(100)와, 하중기반변위정밀제어부(200)를 이용하여, 다양한 종류의 피로시험을 용이하게 진행할 수 있도록 하는 피로시험제어부(300);가 더 포함, 구성되되,On the other hand, by using the above-described position-based displacement precision control unit 100 and the load-based displacement precision control unit 200, fatigue test control unit 300 to facilitate various types of fatigue tests; composed,

플랫폼 UI 형식으로 제공될 수 있다.It may be provided in the form of a platform UI.

이때, 피로시험제어부(300)는,At this time, the fatigue test control unit 300,

시험자가 다양한 종류의 피로시험이 가능하도록 이루어진 UI제어모듈(310);UI control module 310 configured to allow the tester to perform various types of fatigue tests;

상기 UI제어모듈(310)이 활성화되도록 설계된 프로그램소스코드모듈(320);로 구성되되,A program source code module 320 designed to activate the UI control module 310;

UI제어모듈(310)은,UI control module 310,

시험자가 원하는 피로시험을 위해 입력을 만들어주는 제어메뉴요소(310a);a control menu element 310a for making an input for the fatigue test desired by the tester;

위치기반변위정밀제어부(100)와, 하중기반변위정밀제어부(200)의 P-PI 게인 값을 조절할 수 있는 게인튜닝요소(310b);a gain tuning element 310b capable of adjusting the position-based displacement precision control unit 100 and the P-PI gain value of the load-based displacement precision control unit 200;

크로스헤드(crosshead)를 제어할 수 있는 크로스헤드제어요소(310c);a crosshead control element 310c capable of controlling a crosshead;

위치기반변위정밀제어부(100)와, 하중기반변위정밀제어부(200)를 모니터링할 수 있는 제어기내부모니터링요소(310d);The position-based displacement precision control unit 100 and the load-based displacement precision control unit 200, a controller internal monitoring element (310d) capable of monitoring;

현재 사이클의 횟수를 실시간 모니터링함과 동시에, 목표 사이클을 설정할 수 있는 사이클설정요소(310e);a cycle setting element 310e capable of setting a target cycle while monitoring the number of current cycles in real time;

시험 데이터 저장 경로, 이름, 날짜, 시험자에 대한 정보를 입력하여 데이터를 저장하는 기록설정요소(310f);a record setting element (310f) for storing data by inputting test data storage path, name, date, and test person information;

사이클을 분석, 그 결과를 모니터링할 수 있는 사이클분석결과모니터링요소(310g);Cycle analysis result monitoring element (310g) that can analyze the cycle and monitor the result;

피로시험 시, 생성되는 파동을 그래프로 모니터링할 수 있는 그래프모니터링요소(310h);a graph monitoring element (310h) capable of monitoring the generated wave in a graph during the fatigue test;

동적 데이터를 모니터링 할 수 있는 동적데이터모니터링요소(310i);a dynamic data monitoring element 310i capable of monitoring dynamic data;

피로시험 시, 시험장비의 안전성을 위해, 최대, 최소 변위 및 하중 값을 설정할 수 있는 리미트설정요소(310j);로 구성되어,During the fatigue test, for the safety of the test equipment, the limit setting element 310j that can set the maximum and minimum displacement and load values;

다양한 피로시험이 진행, 이를 실시간 모니터링할 수 있도록 한다.Various fatigue tests are in progress, enabling real-time monitoring.

이때, 제어메뉴요소(310a)에서는,At this time, in the control menu element 310a,

피로시험의 종류(하중, 변위), 피로시험 진폭, 피로시험 주파수, 피스톤 속도, 밸브의 전원(ON/OFF)을 조절할 수 있다.The type of fatigue test (load, displacement), fatigue test amplitude, fatigue test frequency, piston speed, and valve power (ON/OFF) can be adjusted.

또한, 게인튜닝요소(310b)는,In addition, the gain tuning element (310b) is,

게인 값 조절 시, 위치기반변위정밀제어부(100)와, 하중기반변위정밀제어부(200)에서 각각 따로 적용할 수 있도록 구성된다.When adjusting the gain value, the position-based displacement precision control unit 100 and the load-based displacement precision control unit 200 are configured to be separately applied.

또한, UI제어모듈(310)은,In addition, the UI control module 310,

제어메뉴요소(310a)에서 원하는 값을 입력한 후, 시작 버튼을 통해 자동으로 피로시험을 시작하고 완료할 수 있도록 하는 피로시험자동모드(A);After inputting a desired value in the control menu element 310a, the fatigue test automatic mode (A) to automatically start and complete the fatigue test through the start button;

시험자가 직접 피로시험을 할 수 있게 하여, 매뉴얼 테스트 버튼을 통해, 현재 사이클을 모니터링 할 수 있도록 하는 피로시험매뉴얼모드(M);로 선택하여 제어할 수 있도록 함으로서,Fatigue test manual mode (M), which allows the tester to directly conduct a fatigue test, and to monitor the current cycle through the manual test button; by selecting and controlling it,

시험자가 상황과 조건에 맞는 다양한 피로시험을 진행할 수 있도록 한다.It allows the tester to conduct various fatigue tests according to the situation and conditions.

프로그램소스코드모듈(320)은,The program source code module 320,

UI제어모듈(310)과 관련된 기능이 포함되고, 4[개]의 루프로 이루어져, 전체 시스템을 관리하는 호스트피씨요소(321);a host PC element 321 that includes functions related to the UI control module 310 and consists of 4 loops and manages the entire system;

UI제어모듈(310)과 호스트피씨요소(321)로부터 입력받은 제어 명령을 FPGA타겟요소(323)로 전달하며, 피드포워드제어모듈(120)에 필요한 데이터를 처리하는 RT요소(322);an RT element 322 that transmits the control command input from the UI control module 310 and the host PC element 321 to the FPGA target element 323, and processes data necessary for the feedforward control module 120;

상기 RT요소(322)로부터 받은 제어 명령과, 각 정보들(변위센서, 하중센서로부터 실시간 획득되는 정보)을 이용하여, 아날로그 입, 출력과, 디지털 입, 출력을 통해 액추에이터의 피스톤의 운동을 제어하는 FPGA타겟요소(323);로 구성되어,Using the control command received from the RT element 322 and each piece of information (information acquired in real time from the displacement sensor and load sensor), the movement of the actuator's piston is controlled through analog input and output and digital input and output. It consists of a FPGA target element 323;

실제 시험장비가 최적의 상태로 구동할 수 있도록 한다.Make sure that the actual test equipment can be operated in an optimal state.

이때, 호스트피씨요소(321)는,At this time, the host PC element 321 is,

UI제어모듈(310)에서의 값 변경, 값 쓰기를 감지, 입력되는 값이 적용되도록 하는 패널컨트롤루프(321a);a panel control loop 321a that detects a value change and writes a value in the UI control module 310, and allows the input value to be applied;

시험장비가 피로시험자동모드(A)로 동작 될 시, 값을 변경하면서 단계별로 피로시험을 진행할 수 있도록 하는 자동제어루프(321b);When the test equipment is operated in the fatigue test automatic mode (A), the automatic control loop (321b) for allowing the fatigue test to proceed step by step while changing the value;

RT요소(322)로부터 전달되는 데이터를 처리하는 데이터읽기루프(321c);a data read loop 321c for processing data transmitted from the RT element 322;

UI제어모듈(310)로부터 획득된 데이터를 RT요소(322)로 전달하는 데이터쓰기루프(321d);로 구성되어,Consists of; a data write loop 321d for transferring the data obtained from the UI control module 310 to the RT element 322;

시험장비의 전체 시스템을 제어한다.Controls the entire system of test equipment.

상기 각 구성의 역할을 좀 더 설명하면,A more detailed description of the role of each of the above components,

패널컨트롤루프(321a)는,The panel control loop 321a,

UI제어모듈(310)의 각 값이 변경될 때마다, 그 데이터를 RT요소(322)로 전송하는 역할을 하고, 값이 변경될 시, 큐에 메시지를 작성하여 RT요소(322)로 전송하게 되고, RT요소(322)에서 이 메시지를 확인하여, 전원(ON-OFF)을 제어한다.Whenever each value of the UI control module 310 is changed, it serves to transmit the data to the RT element 322, and when the value is changed, a message is written in the queue and transmitted to the RT element 322 and confirms this message in the RT element 322, and controls the power supply (ON-OFF).

자동제어루프(321b)는,The automatic control loop 321b is,

시험장비가 피로시험자동모드(A)로 제어될 시, 작동하는 루프로, 피로시험자동모드(A)가 8[단계]를 거쳐 작동되도록 한다.When the test equipment is controlled in the fatigue test automatic mode (A), it is an operating loop, and the fatigue test automatic mode (A) is operated through 8 [steps].

예를 들면,For example,

'대기 - 시험정보 체크 - 시험 시작 - 제어 시작 - 초기점 이동 - 에이징(aging) - 위치(하중) 시험 - 제어, 시험 종료'의 과정을 거쳐, 피로시험자동모드(A)가 동작되도록 한다.After going through the process of 'Standby - Test information check - Test start - Control start - Initial point movement - Aging - Position (load) test - Control, test end', let the automatic fatigue test mode (A) operate.

또한, 데이터읽기루프(321c)는,In addition, the data read loop 321c,

RT요소(322)로부터 전달된 데이터(변위센서(S1), 하중센서(S2))를 수신하고, 전달된 데이터에서 피크점과 밸리점을 검출하는 후처리를 한 후, 그래프 및 각 패널에 적용하는 루프로, 제어에 활용되도록 하며, 수집된 각 데이터를 저장할 수 있는 역할도 포함되어 있다.After receiving the data (displacement sensor (S1), load sensor (S2)) transmitted from the RT element 322, and post-processing to detect peak points and valley points from the transmitted data, it is applied to the graph and each panel It is a loop to be used for control, and it also includes a role to store each collected data.

데이터쓰기루프(321d)는,The data write loop 321d is,

UI제어모듈(310)로부터 입력되고, 호스트피씨요소(321)를 통해 처리된 정보를 RT요소(322)로 송신하는 역할을 수행하고, 수치 값은 클러스터로 문자열 패턴화시켜 전송하고, 텍스트를 송신하여 시스템을 제어하도록 한다.It plays a role in transmitting information input from the UI control module 310 and processed through the host PC element 321 to the RT element 322, and the numerical value is transmitted by patterning the string into a cluster, and sending the text. to control the system.

또한, RT(real-time application)요소(322)는,In addition, the RT (real-time application) element 322 is,

4[개]의 루프로 구성되는데,It consists of 4 [pcs] loops,

호스프피씨요소(321)와 네트워크 연결 상태를 확인하고, 연결이 원활하지 않을 시, 루프의 동작을 차단하는 PC통신확인루프(322a);a PC communication check loop 322a that checks the network connection state with the hospPC element 321 and blocks the operation of the loop when the connection is not smooth;

호스트피씨요소(321)로 데이터를 전송하는 PC통신쓰기루프(322b);a PC communication write loop 322b for transmitting data to the host PC element 321;

호스트피씨요소(321)로부터 데이터를 전달받는 PC통신읽기루프(322c);a PC communication read loop 322c receiving data from the host PC element 321;

FPGA타겟요소(323)와 데이터를 송수신하는 루프에서 오토 게인 튜너(auto gain tuner) 및 가감속 프로파일링의 역할을 수행하는 FPGA데이터루프(322d);로 구성되어,The FPGA data loop (322d) that performs the role of an auto gain tuner and acceleration/deceleration profiling in the loop for transmitting and receiving data with the FPGA target element 323;

호스트피씨요소(321)와 FPGA타겟요소(323)를 연결하여 제어하는 역할을 수행하도록 한다.The host PC element 321 and the FPGA target element 323 are connected to perform a control role.

상기 각 구성의 역할을 보다 상세하게 설명하면,When explaining the role of each configuration in more detail,

PC통신확인루프(322a)는,PC communication confirmation loop (322a),

RT요소(322)와 호스트피씨요소(321) 간의 유선 통신 상태를 확인하는 루프로서, 통신이 정상적이면 그대로 실행하고, 정상적이지 않을 시에는 제어를 종료하는 기능을 수행한다.As a loop for checking the wired communication state between the RT element 322 and the host PC element 321 , if the communication is normal, it is executed as it is, and if not, the control is terminated.

또한, PC통신쓰기루프(322b)는,In addition, the PC communication write loop 322b,

RT요소(322)에서 처리한 변위센서(S1) 및 하중센서(S2) 정보 및 제어 정보를 호스트피씨요소(321)로 송신하되, 각 데이터를 문자열로 패턴화하여 송신하도록 하는 기능을 수행한다.The displacement sensor S1 and load sensor S2 information and control information processed by the RT element 322 are transmitted to the host PC element 321, but each data is patterned into a character string and transmitted.

PC통신읽기루프(322c)는,PC communication read loop 322c,

호스트피씨요소(321)에서 송신한 문자열 정보의 패턴화를 해제하여, RT요소(322)에서 이를 활용할 수 있도록 수치 및 불리언으로 처리하는 루프로, 각 제어 정보를 RT요소(322)가 알맞게 사용할 수 있도록 각 수치 정보에 입력하는 기능을 수행한다.This is a loop that cancels the patterning of the string information transmitted from the host PC element 321 and processes it with numerical values and Booleans so that the RT element 322 can utilize it. Each control information can be used appropriately by the RT element 322. It performs the function of inputting each numerical information so that

또한, FPGA데이터루프(322d)는,In addition, the FPGA data loop 322d,

FPGA타겟요소(323)와 직접 데이터를 주고 받으며 액추에이터의 피스톤의 구동을 제어하는 루프로, 가감속 프로파일러, 오토 게인 튜닝이 포함되어, 호스트피씨요소(321)로부터 받은 수많은 정보를 이용, FPGA타겟요소(323)로 피스톤을 제어하는 기능을 수행한다.It is a loop that directly exchanges data with the FPGA target element 323 and controls the operation of the piston of the actuator, including an acceleration/deceleration profiler and auto gain tuning. Element 323 performs the function of controlling the piston.

또한, FPGA타겟요소(323)는,In addition, the FPGA target element 323 is,

RT요소(322)로부터 받은 진폭, 위치, 주파수의 데이터를 이용하여 그에 맞는 레퍼런스(reference) 입력을 생성, 제어 명령을 만들어 주는 프로파일러(323a);a profiler 323a that generates a reference input corresponding to the amplitude, position, and frequency data received from the RT element 322 and generates a control command;

상기 프로파일러(323a)로부터 생성된 레퍼런스(reference) 입력에 맞게 피스톤의 위치를 제어하고, 변위센서(S1)와 하중센서(S2)의 피드백 신호를 이용하여, 피드백제어모듈(110) 및 피드포워드제어모듈(120)을 통해 제어되도록 하는 제어기(323b);The position of the piston is controlled in accordance with the reference input generated from the profiler 323a, and the feedback control module 110 and the feed forward using the feedback signals of the displacement sensor S1 and the load sensor S2 are used. a controller 323b to be controlled through the control module 120;

상기 제어기(323b)로부터 발생된 출력이 비례 제어 밸브에 전압으로 입력되어, 피스톤의 위치 및 힘을 제어하도록 하는 출력부(323c);an output unit 323c configured to input an output generated from the controller 323b as a voltage to the proportional control valve to control the position and force of the piston;

변위센서(S1)와, 하중센서(S2)를 통해 획득된 정보가 RT요소(322) 및 호스트피씨요소(321)로 송신되도록 하는 PC통신부(323d);로 구성되어,The displacement sensor (S1) and the PC communication unit (323d) to transmit the information obtained through the load sensor (S2) to the RT element 322 and the host PC element 321; Consists of,

FPGA타겟요소(323)를 통해 실제 비례 제어 밸브가 제어되도록 한다.The actual proportional control valve is controlled through the FPGA target element 323 .

본 발명에서의 변위센서(S1)는,Displacement sensor (S1) in the present invention,

LVDT(linear variable differential transformer)로,With a linear variable differential transformer (LVDT),

하중센서(S2)는,The load sensor (S2) is,

로드셀(load cell)이 적용될 수 있다.A load cell may be applied.

이와 같은, 본 발명을 통한 공압의 정밀 제어는,As such, the precise control of pneumatic pressure through the present invention is

공기의 밀도와 상관 없이, 일정한 공압을 액추에이터에 최대 10[Hz]의 속도까지 제어할 수 있는 것이 핵심이며, 이 핵심적인 기술로 인해 다양한 공압 액추에이터를 활용한 장비 등에 적용 가능하다.Regardless of the density of the air, the key is to be able to control a constant pneumatic pressure to the actuator at a speed of up to 10 [Hz], and this core technology can be applied to equipment using various pneumatic actuators.

추가적으로, 도 3 내지 도 6에 도시된 순서도에 대해 간략하게 설명하면,Additionally, briefly describing the flowchart shown in FIGS. 3 to 6 ,

먼저, 도 3의 순서도(본 발명의 전체 제어 순서도)는,First, the flowchart of FIG. 3 (overall control flowchart of the present invention) is,

목표 속도와, 위치를 설정하고,Set target speed and position,

목표 값과 실제 값(속도, 위치)을 비교, 오차를 계산하여 출력을 증감시키고,Compare the target value with the actual value (speed, position) and calculate the error to increase or decrease the output,

목표 값에 도달하는 속도 오차를 계산하여 출력을 증감시키고,Increase or decrease the output by calculating the speed error to reach the target value,

동적 목표 값(wave)일 경우, 진폭 오차를 계산하여 feed forward gain 값을 증감시켜,In the case of a dynamic target value (wave), increase or decrease the feed forward gain value by calculating the amplitude error,

최종 계산된 출력 값을 밸브에 전달하여 피스톤의 위치 또는 하중 값으로 변환되도록 하는 것을 나타내고 있고,It indicates that the final calculated output value is transmitted to the valve to be converted into the piston position or load value,

도 4의 순서도(본 발명의 또 다른 전체 제어 순서도)는,The flowchart of FIG. 4 (another overall control flowchart of the present invention) is,

실제 값(위치, 하중)을 확인하고,Check the actual value (position, load),

목표 값(위치, 하중)을 확인하고,Check the target value (position, load),

목표 값과 실제 값(위치, 하중)을 비교하여 오차를 계산하고,(▶ 피드백제어모듈(100))The error is calculated by comparing the target value and the actual value (position, load) (▶ Feedback control module 100)

목표 값과 실제 값의 진폭 차이를 비교하여 오차를 계산하고,(▶ 피드포워드제어모듈(120))Calculate the error by comparing the amplitude difference between the target value and the actual value (▶ Feedforward control module 120)

상기 계산된 P-PI 제어 값과 FF 제어 값을 합산하여 출력을 증감시켜,The output is increased or decreased by adding the calculated P-PI control value and the FF control value,

최종 계산된 출력 값을 밸브에 전달하여, 피스톤의 위치 또는 하중 값으로 변환되도록 하는 것을 나타내고 있고,It represents that the final calculated output value is transmitted to the valve and converted into a piston position or load value,

도 5의 순서도(P-PI 제어 순서도)는,The flowchart of FIG. 5 (P-PI control flowchart) is,

실제 값과 목표 값 간의 위치 차이를 계산하여 비례 값을 결정하고,Calculate the position difference between the actual value and the target value to determine the proportional value,

실제 값과 목표 값 간의 속도 차이를 계산하여 속도 비례 값을 결정하고,Calculate the speed difference between the actual value and the target value to determine the speed proportional value,

실제 값과 목표 값 간의 속도 차이를 계산하여 속도 적분 값을 결정하여,Calculate the speed difference between the actual value and the target value to determine the speed integral value,

상기 결정된 위치 비례 값, 속도 비례 값, 속도 적분 값을 합산, P-PI 제어 값이 결정되는 것을 나타내고 있고,summing the determined position proportional value, velocity proportional value, and velocity integral value, indicating that the P-PI control value is determined,

도 6의 순서도(FF 제어 순서도)는,The flowchart of FIG. 6 (FF control flowchart) is,

실제 값의 진폭을 계산하고,Calculate the amplitude of the actual value,

목표 값의 진폭을 계산하고,Calculate the amplitude of the target value,

실제 값의 진폭과, 목표 값의 진폭의 차이 값을 계산하여 FF(feed foward) 제어 값의 증감이 결정되는 것을 나타내고 있다.It shows that the increase or decrease of the FF (feed forward) control value is determined by calculating the difference between the amplitude of the actual value and the amplitude of the target value.

이처럼, 본 발명은, PID 제어 기반에, P-PI 제어와, FF 제어를 적용하여 개발된 독자적인 알고리즘으로, 공압의 정교하고 안정적인 정밀 제어가 가능해지도록 한 것이다.As such, the present invention is a unique algorithm developed by applying P-PI control and FF control based on PID control, enabling precise and stable precise control of pneumatic pressure.

참고하여, 본 발명에 기재된 용어 중,For reference, among the terms described in the present invention,

피스톤의 위치라 함은, 실린더 내에서 운동하는 피스톤의 스트로크(stroke) 정도를 말하며,The position of the piston refers to the stroke degree of the piston moving in the cylinder,

'PID(proportional integral derivative) 제어'란,'PID (proportional integral derivative) control' means,

제어 변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 계통의 출력이 기준 전압을 유지하도록 하는 피드백 제어의 일종으로, 비례 제어와, 비례 적분 제어, 비례 미분 저에를 조합한 것이다.It is a type of feedback control that maintains the reference voltage at the output of the system based on the error between the control variable and the reference input. It is a combination of proportional control, proportional integral control, and proportional differential control.

비례 제어(P)는, 기준 신호와 현재 신호 사이의 오차 신호에 적당한 비례 상수 이득을 곱해서 제어 신호를 만든다.The proportional control (P) creates a control signal by multiplying the error signal between the reference signal and the current signal by an appropriate proportional constant gain.

비례 적분 제어(PI)는, 오차 신호를 적분하여 제어 신호를 만드는 적분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결해 사용한다.In the proportional integral control (PI), an integral control that integrates an error signal to generate a control signal is used in parallel with the proportional control.

비례 미분 제어(PD)는, 오차 신호를 미분하여 제어 신호를 만드는 미분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결하여 사용한다.In the proportional differential control (PD), a differential control that differentiates an error signal to generate a control signal is used in parallel with the proportional control.

자동화 시스템의 반응을 측정할 뿐만 아니라, 반응을 제어할 때도 사용되는 제어 방법이며, 온도, 압력, 유량, 회전 속도 등을 제어하기 위해 쓰이며, 과도 상태의 특성 등, PI나 PD 제어의 문제점들을 개선할 수 있다.It is a control method used not only to measure the reaction of an automation system, but also to control the reaction. It is used to control temperature, pressure, flow rate, rotation speed, etc. can do.

또한, PID(proportional integral derivative) 제어는,In addition, PID (proportional integral derivative) control is,

현재, 산업 현장에서 가장 많이 사용하고 있는 제어 방식으로,Currently, the most used control method in industrial sites,

플랜트의 현재 상태(process value)를 센서 등으로 검출하여,By detecting the current state of the plant (process value) with a sensor,

사용자가 원하는 상태(set value)와 얼마나 차이가 나는지를 계산한 후,After calculating the difference from the user's desired set value,

적절한 제어기 출력(manipulated value)을 인가함으로서, 플랜트의 현재 값을 사용자의 요구에 따라 입력 연산을 비례(proportion), 적분(integration), 미분(derivation), 3[가지] 연산으로 목표 값에 일치시키는 방법의 제어를 수행한다.By applying an appropriate controller output (manipulated value), the current value of the plant is matched to the target value by input operations according to the user's request, including proportion, integration, derivation, and three [types] operations. Take control of the method.

또한, 'LVDT(linear variable differential transformer)'는,In addition, 'LVDT (linear variable differential transformer)' is,

선형 거리 차이를 측정하는 전기적 변환기의 형태로, 3[개]의 솔레노이드 코일이 튜브를 둘러싼 형태로 위치하고 있으며, 가운데 코일이 메인으로, 나머지 두 개는 바깥에 위치하고 있고, 실린더 형태의 자석 코어가 튜브 중심을 따라 이동하면서 측정 대상의 위치 값을 제공한다.In the form of an electrical transducer that measures the linear distance difference, 3 [pcs] solenoid coils are located in the form surrounding the tube, the middle coil is the main, and the other two are located outside the tube, and the cylinder-shaped magnetic core is located on the tube It provides the position value of the measurement target while moving along the center.

좀 더 간략하게는, 기계적 변위를 전기적인 신호로 변환시키고, 코어(core or armature)의 이동으로 1차 코일에서 2차 코일에 유도되는 자속의 변화, 즉, 상호 인덕턴스를 변화시키는 transducer로서 기계적, 전기적으로 분리되어 움직일 수 있는 코어의 변위에 비례하여 전기적 출력이 발생되는 것으로,More simply, it is a transducer that converts mechanical displacement into an electrical signal and changes the magnetic flux induced from the primary coil to the secondary coil due to the movement of the core or armature, that is, the mutual inductance. Electrical output is generated in proportion to the displacement of the electrically separated and movable core,

일반적으로, 코일이 감기는 포머(former), 코어(core), 코어를 지지해주는 지지봉, 그리고 케이스(case)로 구성된다.In general, the coil is wound with a former (former), a core (core), a support bar for supporting the core, and consists of a case (case).

또한, '로드 셀(load cell)'은,In addition, the 'load cell' is,

하중 센서 또는 힘 센서로,As a load sensor or force sensor,

하중 또는 힘을 측정하기 위한 변환기로서, 출력을 전기적으로 꺼낼 수 있는 것을 말한다.A transducer for measuring a load or force, which can take out an output electrically.

측정 대상으로서 하중(힘)을 전기 신호로 변환하기 쉬운 양, 예를 들어, 변위나 변형으로 변환하는 1차 변환 요소와, 1차 변환 출력(변위 또는 변형)을 전기 신호로서 출력 가능한 양, 예를 들어, 인덕턴스 변화, 용량 변화, 저항 변화 등으로 변환하는 2차 변환 요소로 구성된다.A quantity that is easy to convert a load (force) into an electrical signal as a measurement object, for example, a primary conversion element that converts displacement or deformation, and an amount capable of outputting the primary conversion output (displacement or strain) as an electrical signal, such as For example, it is composed of a secondary conversion element that converts inductance change, capacitance change, resistance change, and the like.

즉, 하중(힘)이 가해지면 응력(stress)에 비례한 변형이 발생하고, 그 변형에 따라 변형 게이지의 전기 저항이 변화하기 때문에 흐르는 전류가 달라지는 것을 디지털의 전기 신호로 바꾸어 하중(힘)을 직접 숫자로 표시한다.That is, when a load (force) is applied, a deformation proportional to the stress occurs, and the electric resistance of the strain gauge changes according to the deformation. directly numerically.

또한, 'FPGA(field programmable gate array)'는,In addition, 'FPGA (field programmable gate array)' is,

설계 가능 논리 소자와 프로그램밍이 가능한 내부 회로가 포함된 반도체 소자로, 신뢰성이 높은 프로그래밍이 가능한 직접회로 반도체이다.It is a semiconductor device that includes a designable logic device and a programmable internal circuit, and is a highly reliable programmable integrated circuit semiconductor.

모든 신호가 하드웨어 레벨에서 실시간 처리되고, HDL(hardware description language)이라는 특수한 하드웨어 기술 언어를 통해 신서시스되고 업로드되어, 하드웨어 내부의 논리연산과 배선이 재조정된다.All signals are processed in real time at the hardware level, synthesized and uploaded through a special hardware description language called HDL (hardware description language), so that logic operations and wiring inside the hardware are readjusted.

현재는 VHDL과, Verilog라는 하드웨어 기술 언어가 주로 쓰이며,Currently, VHDL and a hardware description language called Verilog are mainly used.

프로세서 내부 회로를 프로그램에 맞게 직접 설계하여, 곧바로 병렬적으로 실행시킴으로서 CPU보다 훨씬 빠른 계산 속도를 낼 수 있는 장점이 있다.The internal circuit of the processor is directly designed according to the program and directly executed in parallel, which has the advantage of being able to achieve much faster calculation speed than the CPU.

설계 가능 논리 소자는, AND, OR, XOR, NOT, 더 복잡한 디코더나 계산 기능의 조합 기능 같은 기본적인 논리 게이트의 기능을 복제하여 프로그래밍 할 수 있으며, 대부분의 FPGA는 프로그래밍 가능 논리 요소에 간단한 플립플롭이나 더 완벽한 메모리 블록으로 된 메모리 요소를 포함하고 있다.Designable logic elements can be programmed by replicating the functions of basic logic gates, such as AND, OR, XOR, NOT, and the functions of more complex decoders or combinations of computational functions, and most FPGAs contain simple flip-flops or It contains memory elements that are more complete memory blocks.

또한, 프로그램이 가능한 내부선 계층 구조는, FPGA의 논리 블록을 시스템 설계자가 요구하는대로 단일 칩 프로그래밍 가능 브레드 보드처럼 내부 연결을 할 수 있다.In addition, the programmable interline hierarchy allows the logical blocks of the FPGA to be interconnected, as required by the system designer, like a single-chip programmable breadboard.

또한, CPU나 GPU 등, 회로 변경이 불가능한 다른 프로세서와 달리, 프로그래밍이 가능한 프로세서로 용도에 맞게 회로를 변경할 수 있다.Also, unlike other processors in which circuit changes are impossible, such as a CPU or GPU, a programmable processor can change the circuit according to the purpose.

본 발명에서 '[]'를 통해 기재된 문자는 해당 숫자의 단위를 의미한다.In the present invention, a character written through '[]' means a unit of the corresponding number.

이상에서와 같이, 본 발명은, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.As described above, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. .

따라서, 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있으므로, 본 발명의 실시 예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 아니되며, 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.Therefore, since it can be implemented in various other forms without departing from the technical spirit or main characteristics, the embodiments of the present invention are merely examples in all respects and should not be construed as being limited, and may be implemented with various modifications. .

본 발명은, 공압 액추에이터 정밀 제어 수단에 관한 것으로서, 공압의 정밀 제어를 도모, 액추에이터의 정밀 제어가 필요한 다양한 산업분야, 특히, 재료의 피로에 대한 저항력을 시험하는 피로 시험장비 등, 공압 액추에이터로 대체되거나, 이를 활용한 장비 관련 산업분야 증진에 기여하는 데에 적용할 수 있다.The present invention relates to a means for precise control of a pneumatic actuator, and to achieve precise control of pneumatic pressure, various industrial fields requiring precise control of actuators, in particular, fatigue test equipment for testing resistance to fatigue of materials, etc., replaced with pneumatic actuators Or, it can be applied to contribute to the promotion of equipment-related industries using it.

또한, 이러한, 공압에 대한 정밀 제어가 이루어지도록 하는 제어 시스템 분야 증진에도 기여할 수 있다.In addition, it can contribute to the advancement of the field of control systems that allow precise control of pneumatic pressure.

1: 공압 액추에이터 정밀 제어 수단
100: 위치기반변위정밀제어부 110: 피드백제어모듈
111: 위치기반변위위치제어루프요소
112: 위치기반변위속도제어루프요소 120: 피드포워드제어모듈
200: 하중기반변위정밀제어부
210: 하중기반변위위치제어루프모듈
220: 하중기반변위하중제어루프모듈
300: 피로시험제어부 310: UI제어모듈
310a: 제어메뉴요소 310b: 게인튜닝요소
310c: 크로스헤드제어요소 310d: 제어기내부모니터링요소
310e: 사이클설정요소 310f: 기록설정요소
310g: 사이클분석결과모니터링요소 310h: 그래프모니터링요소
310i: 동적데이터모니터링요소 310j: 리미트설정요소
320: 프로그램소스코드모듈 321: 호스트피씨요소
321a: 패널컨트롤루프 321b: 자동제어루프
321c: 데이터읽기루프 321d: 데이터쓰기루프
322: RT요소 322a: PC통신확인루프
322b: PC통신쓰기루프 322c: PC통신읽기루프
322d: FPGA데이터루프 323: FPGA타겟요소
323a: 프로파일러 323b: 제어기
323c: 출력부 323d: PC통신부
A: 피로시험자동모드 M: 피로시험매뉴얼모드
S1: 변위센서 S2: 하중센서
1: Pneumatic actuator precision control means
100: position-based displacement precision control unit 110: feedback control module
111: position-based displacement position control loop element
112: position-based displacement speed control loop element 120: feed forward control module
200: load-based displacement precision control unit
210: load-based displacement position control loop module
220: load-based displacement load control loop module
300: fatigue test control unit 310: UI control module
310a: control menu element 310b: gain tuning element
310c: crosshead control element 310d: controller internal monitoring element
310e: cycle setting element 310f: record setting element
310g: cycle analysis result monitoring element 310h: graph monitoring element
310i: dynamic data monitoring element 310j: limit setting element
320: program source code module 321: host PC element
321a: panel control loop 321b: automatic control loop
321c: data read loop 321d: data write loop
322: RT element 322a: PC communication confirmation loop
322b: PC communication write loop 322c: PC communication read loop
322d: FPGA data loop 323: FPGA target element
323a: Profiler 323b: Controller
323c: output unit 323d: PC communication unit
A: Fatigue test automatic mode M: Fatigue test manual mode
S1: displacement sensor S2: load sensor

Claims (3)

공압 액추에이터 정밀 제어 수단(1)에 있어서,
변위센서(S1)로부터 실시간 측정되는 정보를 기반으로 공압 액추에이터의 피스톤의 위치를 제어하는 위치기반변위정밀제어부(100);
하중센서(S2)로부터 실시간 측정되는 정보를 기반으로 공압 액추에이터의 피스톤의 위치를 제어하는 하중기반변위정밀제어부(200);로 구성되어,
액추에이터에 공급되는 공압의 정밀 제어가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는,
공압 액추에이터 정밀 제어 수단.
In the pneumatic actuator precision control means (1),
Position-based displacement precision control unit 100 for controlling the position of the piston of the pneumatic actuator based on the information measured in real time from the displacement sensor (S1);
The load-based displacement precision control unit 200 for controlling the position of the piston of the pneumatic actuator based on the information measured in real time from the load sensor S2;
characterized in that the precise control of the pneumatic pressure supplied to the actuator is made,
Pneumatic actuator precision control means.
제 1항에 있어서,
변위센서(S1)는,
LVDT(linear variable differential transformer),
하중센서(S2)는,
로드셀(load cell)인 것을 특징으로 하는,
공압 액추에이터 정밀 제어 수단.
The method of claim 1,
Displacement sensor (S1),
linear variable differential transformer (LVDT),
The load sensor (S2),
characterized in that the load cell (load cell),
Pneumatic actuator precision control means.
제 1항에 있어서,
위치기반변위정밀제어부(100)는,
변위센서(S1)를 이용하여 실시간 측정되는 실제 변위와 입력 변위 사이의 추종 오차를 이용하여 P-PI기반으로 공압 액추에이터의 피스톤의 위치를 일차적으로 제어하는 피드백제어모듈(110);
변위센서(S1)를 통해 입력되는 신호 자체에 가중치를 제공하고, 제어 출력 값에 곱하여, 출력을 조절할 수 있도록 하는 오토 게인 튜닝(auto gain tuning) 기능이 포함된 피드포워드제어모듈(120);로 구성되어,
상기 피드백제어모듈(110)과 피드포워드제어모듈(120)이 동시에 활성화되도록 하여, 공압 액추에이터의 피스톤의 위치를 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는,
공압 액추에이터 정밀 제어 수단.
The method of claim 1,
Position-based displacement precision control unit 100,
a feedback control module 110 that primarily controls the position of the piston of the pneumatic actuator based on P-PI using the tracking error between the actual displacement and the input displacement measured in real time using the displacement sensor S1;
Feedforward control module 120 including an auto gain tuning function that provides a weight to the signal itself input through the displacement sensor S1, multiplies the control output value, and adjusts the output; consists of,
characterized in that the feedback control module 110 and the feedforward control module 120 are activated at the same time to control the position of the piston of the pneumatic actuator,
Pneumatic actuator precision control means.
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