KR19990056317A - 모터의 가감속 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 복수개의 각 참조 인덱스마다 이동 거리, 가속 시간, 가속 거리, 감속 시간, 감속 거리가 설정되어 있는 가감속 프로파일을 참조하여 온라인 상태에서 모터를 구동하는 모터의 가감속 구동 방법에 관한 것으로서, 모터의 현재 위치값과 목표 위치값을 비교하여 이동 방향 및 이동하여야 할 거리인 상대 이동량을 결정하는 단계와, 상대 이동량보다 같거나 작은 이동 거리를 갖는 참조 인덱스중에서 가장 근접한 참조 인덱스를 현재 사용하여야 할 참조 인덱스로 결정하는 단계와, 현재 사용하여야 할 참조 인덱스의 감속 거리에 관한 정보를 이용하여 전체 이동량 중에서 감속해야 할 위치까지의 거리를 연산하는 단계, 및 가속 모드, 등속 모드 및 감속 모드 순서로 모터를 구동하되, 현재 위치, 감속해야 할 위치까지의 거리 및 감속 시간에 관한 정보를 이용하여 상대 이동량과 이동 거리간의 편차에 의한 오차를 보정하는 단계를 포함한다.

Description

모터의 가감속 구동 방법
본 발명은 모터의 구동 방법에 관한 것으로서, 특히 모터의 가감속 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 모터의 구동 방법으로는 등속 구동 방법이 널리 사용되지만, 특별히 정밀한 가감속 구동이 필요한 분야에서는, 가감속 구동 방법을 주로 사용한다. 이 때, 사용되는 모터의 가감속 구동 방법은, 모터 구동 전이나 구동중의 온라인(On-line) 상태에서 소정의 가감속 알고리즘에 따라 실시간 연산, 즉 가속 모드에서 등속 모드에의 전환 시점 등에 관한 연산을 수행하여 가감속 프로파일(profile)을 직접 계산하고, 계산된 가감속 프로파일을 즉시 참조하여 모터를 구동하는 방법이다.
그런데, 상기와 같이 온 라인 상태에서의 실시간 연산을 통하여 가감속 프로파일을 참조하는 경우, 상기 가감속 알고리즘이 변경되면 전체 프로그램을 변경하여야 하며, 이에 따라 실시간 연산량이 증가하는 번거로움이 수반된다.
따라서, 모터 구동 전의 오프라인(Off-line) 상태에서, 예컨대 프로그램의 설계시에 소정의 가감속 알고리즘을 적용하여 가감속 프로파일을 미리 설정하고, 온 라인 상태에서 참조하여 구동하는 오프라인 프로파일 참조 방법도 사용된다.
상기 오프라인 프로파일 참조 방법을 사용하는 경우에는, 실시간 연산량이 줄어들고, 가감속 알고리즘이 변경되는 경우에도 프로파일만을 재설정하면 되는 장점이 있다. 그러나, 이와 같은 경우, 이동 거리의 경우수에 비례하여 가감속 프로파일에 필요한 정보량을 저장해야 하며, 특히 이동 거리가 긴 경우에는 과도한 저장량에 따른 시스템 설비를 증가시켜야 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 오프라인 프로파일 참조 방법을 사용하면서 이동 거리의 경우수에 비례하지 않는 모터의 가감속 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 모터의 가감속 구동 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 모터의 가감속 구동 방법은, 복수개의 각 참조 인덱스마다 이동 거리, 가속 시간, 가속 거리, 감속 시간, 감속 거리가 설정되어 있는 가감속 프로파일을 참조하여 온라인 상태에서 모터를 구동하는 모터의 가감속 구동 방법에 있어서, (A) 상기 모터의 현재 위치값과 목표 위치값을 비교하여 이동 방향 및 이동하여야 할 거리인 상대 이동량을 결정하는 단계; (B) 상기 상대 이동량보다 같거나 작은 이동 거리를 갖는 상기 참조 인덱스중에서 가장 근접한 참조 인덱스를 현재 사용하여야 할 참조 인덱스로 결정하는 단계; (C) 상기 현재 사용하여야 할 참조 인덱스의 감속 거리에 관한 정보를 이용하여 전체 이동량 중에서 감속해야 할 위치까지의 거리를 연산하는 단계; 및 (D) 가속 모드, 등속 모드 및 감속 모드 순서로 상기 모터를 구동하되, 현재 위치, 상기 감속해야 할 위치까지의 거리 및 상기 감속 시간에 관한 정보를 이용하여 상기 상대 이동량과 상기 이동 거리간의 편차에 의한 오차를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 가감속 구동 방법에 의해 모터를 구동시키기 위하여, 오프 라인 상태에서 모터의 이동 거리를 일정한 주기를 갖도록 분류한 후, 각각의 이동 거리에 따른 가감속 프로파일을 설정하여 테이블 형태로 저장한다. 이 때, 이동 거리의 분류 개수를 일정한 개수로 제한시키면, 모터의 이동 거리의 경우수에 제약을 받지 않는다. 그리고, 프로파일에 설정된 이동 거리와 실제 이동 거리와의 오차는 뒤에 상세히 설명할 알고리즘에 의해 보정되도록 함으로써 정밀한 구동이 이루어지도록 한다.
이와 같이, 오프 라인 상태에서 설정된 가감속 프로파일의 일 예를 아래의 표 1에 나타내었다.
참조인덱스 이동거리 가속시간 가속거리 감속시간 감속거리
1 D1 Ta1 Sa1 Td1 Sd1
2 D2 Ta2 Sa2 Td2 Sd2
… … … … … …
N DN TaN SaN TdN SdN
상기 표 1에 도시된 바와 같이, 이동 거리를 N개로 분류하여, N개의 가감속 프로파일을 설정하며, 각 가감속 프로파일에는 이동 거리, 가속 시간, 가속 거리, 감속 시간, 감속 거리에 관한 정보가 각각 설정된다.
한편, 보다 단순한 형태의 가감속 프로파일의 예를 아래의 표 2에 나타내 보였다.
참조인덱스 이동거리 가속(감속)시간 가속(감속)거리
1 D1 T1 S1
2 D2 T2 S2
… … … …
N DN TN SN
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 가속 시간과 감속 시간을 동일하게 설정하고, 가속 거리와 감속 거리를 동일하게 설정하면, 가속 프로파일과 감속 프로파일이 대칭 형태가 되어 보다 간단한 가감속 프로파일을 설정할 수 있다.
이와 같이, 표 1 또는 표 2에 나타내 보인 것과 같은 가감속 프로파일이 설정된 상태에서, 본 발명에 따른 모터의 가감속 구동 방법을 도 1 내지 도 4에 도시된 플로우 챠트를 참조하면서 설명하기로 한다.
먼저, 모터의 현재 위치값과 목표 위치값을 비교하여 이동 방향 및 이동하여야 할 거리(이하 상대 이동량)을 결정한다(단계 11). 즉, 상대 이동량은 현재 위치에서 목표 위치로 이동하기 위한 거리로서, 목표 위치값과 현재 위치값과의 편차이다. 그리고, 이동 방향은 목표 위치가 현재 위치보다 큰 경우에 이동하여야 하는 방향을 정방향으로 설정하고, 목표 위치가 현재 위치보다 작은 경우에 이동하여야 하는 방향을 역방향으로 설정한다.
다음에, 상대 이동량보다 같거나 작은 이동 거리를 갖는 참조 인덱스 중에서 가장 근접한 참조 인덱스를 현재 사용하여야 할 참조 인덱스로 결정한다(단계 12 내지 단계 15). 이를 위하여, 먼저 가감속 프로파일 테이블의 참조 인덱스를 1만큼 증가시킨다(단계 12). 그리고, 참조 인덱스가 최대 인덱스(상기 표 1의 가감속 프로파일의 경우 N)보다 같거나 작은지를 판단한다(단계 13). 이 판단에서, 참조 인덱스가 최대 인덱스보다 같거나 작지 않은 경우, 즉 큰 경우에는 현재 참조 인덱스를 현재 사용하여야 할 참조 인덱스로 결정한다(단계 15). 그러나, 상기 단계 13에서의 판단 결과, 참조 인덱스가 최대 인덱스보다 같거나 작은 경우에는, 상대 이동량이 현재 참조 인덱스의 이동 거리값보다 같거나 작은지를 다시 판단한다(단계 14). 이 판단에서, 상대 이동량이 이동 거리값보다 같거나 작지 않은 경우에는 상기 단계 12로 귀환하며, 상대 이동량이 이동 거리값보다 같거나 작은 경우에는 현재 참조 인덱스를 현재 사용하여야 할 참조 인덱스로 결정한다(단계 15). 여기서, 현재 참조하여야 할 참조 인덱스가 상기 표 1의 참조 인덱스[2]로 결정된 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.
이와 같이, 단계 13에서의 판단 결과, 참조 인덱스가 최대 인덱스보다 크거나, 또는 단계 14에서의 판단 결과, 상대 이동량이 이동 거리값보다 같거나 작아서, 현재 사용하여야 할 참조 인덱스로 결정되면, 모터의 이동 방향에 따라 실제로 감속 모드로 전환하여야 하는 위치(이하, 감속 위치값)를 계산한다. 이를 위하여, 모터의 이동 방향이 정방향인지를 판단하고(단계 16), 이 판단에서, 모터의 이동 방향이 정방향인 경우에는, 목표 위치값에서 참조 인덱스[2]의 감속 거리값(Sd2)을 뺀 값을 감속 위치값으로 설정한다(단계 17). 그리고, 단계 16에서의 판단 결과, 모터의 이동 방향이 역방향인 경우에는, 목표 위치값에서 참조 인덱스[2]의 감속 거리값(Sd2)을 더한 값을 감속 위치값으로 설정한다(단계 18).
이와 같이, 현재 참조하여야 할 참조 인덱스를 참조 인덱스[2]를 결정하고, 모터의 감속 위치값을 계산한 후에는, 가속 모드, 등속 모드 및 감속 모드 순으로 모터를 구동하며, 모터가 현재 위치에서 목표 위치로 이동하기 위한 상대 이동량과 참조 인덱스의 이동 거리(D2)와의 편차에 의한 오차는 등속 모드 및 감속 모드에서 소정의 알고리즘에 의해 보상한다.
그러면, 상기 각 모드에서의 구동 방법을 도 2 내지 도 4에 도시된 플로우 챠트를 참조하여 설명해 보기로 한다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 가속 모드로 전환되면, 가속도, 속도, 거리의 순서로 적분을 수행하여 다음 순간 이동 거리를 계산한다(단계 21). 이 때 최초의 적분 대상인 가속도는 모터의 특성에 의해 미리 결정된 값이다. 그리고, 이 순간 이동 거리에 따른 제어 명령을 모터에 전달하여 모터가 순간 이동 거리만큼 이동하도록 구동시킨다(단계 22). 그리고, 타이머를 카운팅하고(단계 23), 카운팅된 값이 참조 인덱스[2]의 가속 시간(Ta2)보다 큰 지를 판별한다(단계 24). 이 판별에서, 카운팅된 값이 참조 인덱스[2]의 가속 시간(Ta2)보다 크지 않으면, 상기 단계 21로 귀환하고, 카운팅된 값이 참조 인덱스[2] 의 가속 시간(Ta2)보다 큰 경우에는 등속 모드로 전환한다
등속 모드로 전환되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 속도 및 거리 순으로 적분을 수행하여 다음 순간 이동 거리를 계산한다(단계 31). 그리고, 이 순간 이동 거리에 따른 제어 명령을 모터에 전달하여 모터가 순간 이동 거리만큼 이동하도록 구동시킨다(단계 32). 그리고, 모터의 이동 방향이 정방향인지를 판단한다(단계 33). 이 판단에서, 모터의 이동 방향이 정방향인 경우에는, 현재 위치값이 감속 위치값보다 같거나 큰지를 판단한다(단계 34). 이 판단에서, 현재 위치값이 감속 위치값보다 같거나 크지 않은 경우에는 상기 단계 31로 귀환하고, 현재 위치값이 감속 위치값보다 같거나 큰 경우에는 초과된 거리를 감속시의 보정량으로 계산한다(단계 36). 한편, 상기 단계 33에서의 판단 결과, 이동 방향이 정방향이 아닌 경우, 즉 역방향인 경우에는 현재 위치값이 감속 위치값보다 같거나 작은지를 판단한다(단계 35). 이 판단 단계에서, 현재 위치값이 감속 위치값보다 같거나 작지 않은 경우에는 상기 단계 31로 귀환하고, 현재 위치값이 감속 위치값보다 같거나 작은 경우에는 초과된 거리를 감속시의 보정량으로 계산한다(단계 36). 한편, 상기 단계 36에서, 감속시의 보정량은 아래의 수학식 1에 의해 계산된다.
감속 보정량=(현재 위치값-감속 위치값)/가속 시간
이와 같이, 감속 보정량이 계산되면 감속 모드로 전환된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 감속 모드로 전환되면, 가속도, 속도, 거리 순으로 적분을 수행하여 다음 순간 이동 거리를 계산한다(단계 41). 그리고, 등속 모드에서 계산된 감속 보정량(도 3의 단계 36)을 순간 이동 거리에 더하여 보정된 순간 이동 거리를 계산한다(단계 42). 보정된 순간 이동 거리가 계산되면, 그에 따른 제어 명령을 모터에 전달하여 모터가 보정된 순간 이동 거리만큼 이동하도록 구동시킨다(단계 43). 그리고, 타이머를 카운팅하고(단계 44), 카운팅된 값이 참조 인덱스[2]의 감속 시간(Td2)보다 큰지를 판단한다(단계 45). 이 판단에서, 카운팅된 값이 참조 인덱스[2]의 감속 시간(Td2)보다 크지 않으면, 상기 41단계로 귀환하고, 카운팅된 값이 참조 인덱스[2] 의 감속 시간(Td2)보다 큰 경우에는 모터의 구동을 종료한다(단계 46).
한편, 가속 프로파일과 감속 프로파일이 대칭이 되도록 설정된 가감속 프로파일(표 2 참조)을 사용하는 경우에는, 상기 수학식 1에서의 감속 시간은 가속 시간을 사용하며, 감속 모드에서의 단계 45에서의 판단 대상은 감속 시간 대신에 가속 시간을 사용한다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 모터의 가감속 구동 방법에 의하면, 오프 라인 상태에서 가감속 알고리즘을 적용하므로, 온 라인 상태에서의 실시간 계산량이 줄어들고, 가감속 알고리즘의 변경시에도 프로파일만을 교체하면 되며, 특히 가감속 프로파일의 개수를 제한하고, 그에 따른 오차는 별도로 보상함으로써, 모터의 이동 거리의 경우수와 무관하게 가감속 프로파일을 설정할 수 있다.

Claims (8)

  1. 복수개의 각 참조 인덱스마다 이동 거리, 가속 시간, 가속 거리, 감속 시간, 감속 거리가 설정되어 있는 가감속 프로파일을 참조하여 온라인 상태에서 모터를 구동하는 모터의 가감속 구동 방법에 있어서,
    (A) 상기 모터의 현재 위치값과 목표 위치값을 비교하여 이동 방향 및 이동하여야 할 거리인 상대 이동량을 결정하는 단계;
    (B) 상기 상대 이동량보다 같거나 작은 이동 거리를 갖는 상기 참조 인덱스중에서 가장 근접한 참조 인덱스를 현재 사용하여야 할 참조 인덱스로 결정하는 단계;
    (C) 상기 현재 사용하여야 할 참조 인덱스의 감속 거리에 관한 정보를 이용하여 전체 이동량 중에서 감속해야 할 위치까지의 거리를 연산하는 단계; 및
    (D) 가속 모드, 등속 모드 및 감속 모드 순서로 상기 모터를 구동하되, 현재 위치, 상기 감속해야 할 위치까지의 거리 및 상기 감속 시간에 관한 정보를 이용하여 상기 상대 이동량과 상기 이동 거리간의 편차에 의한 오차를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 가감속 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (A)단계에서,
    상기 상대 이동량은 상기 목표 위치값과 상기 현재 위치값과의 편차인 것을 특징으로 하는 모터의 가감속 구동 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (C)단계에서,
    상기 감속해야 할 위치까지의 거리는, 목표 위치값과 상기 현재 사용하여야 할 참조 인덱스의 감속 거리값을 상기 모터의 이동 방향에 따라 더하거나 뺀 값인 것을 특징으로 하는 모터의 가감속 구동 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (D)단계에서 상기 가속 모드는,
    (E1) 가속도, 속도 및 거리를 순차적으로 적분하여 다음 순간 이동 거리를 계산하는 단계;
    (E2) 상기 다음 순간 이동 거리에 따른 제어 명령을 상기 모터에 전달하는 단계; 및
    (E3) 상기 제어 명령을 상기 모터에 전달한 후 시간을 카운트하고, 상기 카운트값이 상기 현재 사용하여야 할 참조 인덱스의 가속 시간값보다 크지 않으면 상기 (E1)단계로 귀환하고, 상기 카운트값이 상기 현재 사용하여야 할 참조 인덱스의 가속 시간값보다 크면 등속 모드로 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 가감속 구동 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 등속 모드는,
    (F1) 속도, 거리를 순차적으로 적분하여 다음 순간 이동 거리를 계산하는 단계;
    (F2) 상기 다음 순간 이동 거리에 따른 제어 명령을 상기 모터에 전달하는 단계;
    (F3) 상기 이동 방향이 정방향인 경우에는, 상기 현재 위치값과 상기 감속해야할 위치값을 비교하여, 상기 현재 위치값이 상기 감속해야할 위치값보다 적으면 상기 (F1)단계로 귀환하고, 상기 현재 위치값이 상기 감속해야할 위치값보다 같거나 크면 상기 상대 이동량과 상기 이동 거리간의 편차에 의한 오차를 보정하기 위한 감속 보정량을 연산하고 감속 모드로 전환하는 단계; 및
    (F4) 상기 이동 방향이 역방향인 경우에는, 상기 현재 위치값과 상기 감속해야할 위치값을 비교하여, 상기 현재 위치값이 상기 감속해야할 위치값보다 크면 상기 (F1)단계로 귀환하고, 상기 현재 위치값이 상기 감속해야할 위치값보다 같거나 작으면 상기 상대 이동량과 상기 이동 거리간의 편차에 의한 오차를 보정하기 위한 감속 보정량을 연산하고 감속 모드로 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 가감속 구동 방법.
  6. 제6항에 있어서, 상기 (F3) 및 (F3)단계에서,
    상기 감속 보정량은 상기 현재 위치값에 상기 감속해야할 위치값을 뺀 값을 상기 감속 시간으로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 모터의 가감속 구동 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 감속 모드는,
    (G1) 가속도, 속도 및 거리의 순서로 적분하여 다음 순간 이동 거리를 계산하는 단계;
    (G2) 상기 순간 이동 거리에 상기 감속 보정량을 더하여 보정된 순간 이동 거리를 계산하는 단계;
    (G3) 상기 보정된 순간 이동 거리에 따른 제어 명령을 상기 모터에 전달하는 단계; 및
    (G4) 상기 제어 명령을 상기 모터에 전달한 후 시간을 카운트하고, 상기 카운트값이 상기 현재 사용하여야 할 참조 인덱스의 가속 시간값보다 크지 않으면 상기 (G1)단계로 귀환하고, 상기 카운트값이 상기 현재 사용하여야 할 참조 인덱스의 감속 시간값보다 크면 상기 모터의 구동을 종료시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 가감속 구동 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가속 시간 및 가속 거리는 각각 감속 시간 및 감속 거리와 동일하게 설정된 가감속 프로파일을 사용하는 것을 특징으로 하는 모터의 가감속 구동 방법.
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