KR20070012472A - 서보메커니즘 제어 시스템을 위한 적응 명령 필터링 - Google Patents

Abstract

본 발명의 바람직한 실시예는 명령 궤도, 서보메커니즘 제어 시스템(10)의 구조, 또는 이들 모두를 변형하여, 명령 궤도 동안 및/또는 그 이후에 서보 에러를 감소시키기 위한 기술을 구현한다. 반복 개정 절차는 서보메커니즘 제어 시스템에 의한 사용을 위해 정정 입력(du)을 생성하는데, 이 정정 입력은 원하는 서보메커니즘 제어 시스템 출력(y_d)과 실제 서보메커니즘 제어 시스템 출력(y) 사이의 에러(e)를 크게 감소시킨다. 일실시예에서, 고유하게 식별된 플랜트 모델은 개정 절차의 성능 및 신뢰성을 향상시키는 근사치 경사도를 계산하기 위해 반복 개정 절차에 사용된다. 다른 실시예에서, 실제 플랜트 응답은 반복 배선 절차에서 식별된 모델 대신에 사용된다. 이것은 정정 입력 신호(du)에 대한 업데이트를 생성하기 위해 플랜트(12)에 인가하기 전에 트레이닝 런으로부터 저장된 에러 신호를 시간-반전시킴으로써 달성된다.

Description

서보메커니즘 제어 시스템을 위한 적응 명령 필터링{ADAPTIVE COMMAND FILTERING FOR SERVOMECHANISM CONTROL SYSTEMS}

본 발명은 서보메커니즘 제어 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로 고성능 서보메커니즘 시스템, 및 시스템 속도 및 정확도를 향상시키기 위해 피드포워드 보상 및 피드백 제어로 구현된 방법에 관한 것이다.

일반적인 서보메커니즘 제어 시스템은 피드백 및 피드포워드 요소로 구현되며, 이 요소는 명령 입력에 응답하여 발생하도록 협력한다. 일반적으로, 서보메커니즘 시스템 에러(명령 입력에 응답하여 명령 입력과 시스템 출력 사이의 차이)는 일반적인 명령 궤도(command trajectory) 동안 및 그 이후에 중요해질 것이다. 출력의 높은 정확도를 원하면, 시스템의 출력이 규정된 동작 에러 허용치 내의 명령 위치에 위치하도록 하기 위해 고정 시간(settling time)이 할당된다. 추가 기술은 고정 시간을 감소시키거나 제거하여, 고성능의 서보메커니즘 제어를 향상시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예는 명령 궤도 동안 및/또는 그 후에 서보 에러를 감소시키기 위해 명령 궤도, 서보메커니즘 제어 시스템의 구조, 또는 이들 모두를 변경하는 기술을 구현한다.

반복 개정 절차는 서보메커니즘 제어 시스템에 의한 사용을 위해 원하는 서보메커니즘 제어 시스템 출력과 실제 서보메커니즘 제어 시스템 출력 사이의 에러를 상당히 감소시키는 정정 입력(corrective input)(du)을 생성한다. 하나의 실시예에서, 고유하게 식별된 플랜트 모델은 개정 절차의 성능 및 신뢰성을 향상시키는 근사 경사(approximate gradient)를 계산하기 위해 반복 개정 절차에 이용된다. 다른 실시예에서, 실제 플랜트 응답은 반복 개정 절차에서 식별된 모델의 위치에 사용된다. 이것은 정정 입력 신호(du)에 대한 업데이트를 생성하기 위해 플랜트에 인가하기 전에 트레이닝 런(training run)으로부터 저장된 에러 신호를 시간-반전(time-reversing)함으로써 달성된다.

반복 개정 절차는 반복 개정 절차를 간략화하고 가속화하기 위해 각 특정 플랜트에 대한 고유하게 식별된 모델의 위치에 일반적인 플랜트 모델을 이용하는 것을 수반한다. 특징적인 이동 궤도의 입력 스트림은 상기 특정 입력 스트림에 대한 서보메커니즘 응답을 최적화하는 정정 신호(du)를 개발하기 위해 트레이닝 프로세스에 사용된다. 트레이닝 궤도 및 결과적인 du 정정은 임의의 명령 궤도에 대한 du 정정 신호를 생성하는 FIR 필터로 구현되는 것이 바람직한 정정 입력 생성기를 설계하는데 사용된다.

본 발명은 복잡한 서보메커니즘 제어 시스템 모델 식별의 이용을 반드시 필요로 하지 않고도 하드웨어의 각 세트에 특정한 허용치 및 변동을 고려하여 서보메커니즘 제어 시스템 성능을 최적화한다. 이러한 최적화는, 서보메커니즘 제어 시스템이 임의의 명령 궤도에 의해 구동될 때도 적용가능하다.

추가 양상 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 진행될 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 물리적 플랜트의 고속의 정밀한 동작을 달성하도록 설계된 서보메커니즘 제어 시스템의 구조를 도시한 도면.

도 2는 도 1의 제어 시스템에 적용된 입력 명령 스트림을 개정하는 정정 입력 생성기를 도시한 블록도.

도 3은 도 1의 제어 시스템에 사용하는데 적합한 정정 입력 생성기의 특정 구현을 도시한 블록도.

도 4a는 측정된 물리적 플랜트 출력으로부터 도 1의 제어 시스템의 로드 위치로의 동적 전달 함수를 도시한 도면.

도 4b는 도 4a의 동적 전달 함수에서 진폭 스파이크(amplitude spike)를 중화하도록 설계된 노치 필터의 전달 함수를 도시한 도면.

도 1은 물리적 플랜트(G)(12)의 고속의 정밀한 동작을 달성하도록 설계된 모션 제어 시스템(10)의 구조를 도시한다. 바람직한 실시예에서, 물리적 플랜트(12)는 고성능 레이저 미세가공 및 전력 구동 전자 기기에 공통적으로 사용된 스캐닝 미러로 구성된 고속 스캐너이다. 제어 시스템(10)은 고속 스캐너의 스캐닝 미러 중 하나의 모션 성능을 향상시키도록 구성된다. 서보 루프를 차단하는데 사용되는 피 드백 신호(y)는 스캐너의 일부를 형성하는 조인트 인코더(joint encoder)를 통해 측정된다. 동적 전달 함수(S)(13)는 측정된 (피드백) 위치와 실제 스캐닝 미러 위치 사이의 결합(coupling)을 모델링한다. 개별적인 설계 제어 시스템(10)은 다른 스캐닝 미러, 또는 고속 스캐너의 다른 스캐닝 미러에 대해 유사하게 구성될 수 있다.

제어 시스템(10)은 피드포워드 제어기(F)(14) 및 정정 입력 생성기(P)(16)에 인가된 이동 명령 입력 스트림을 수신한다. 이동 명령 입력 스트림은 위치, 속력, 및 가속 성분을 포함할 수 있거나, 피드포워드 제어기(14)는 이들 성분을 계산하기 위해 이동 명령을 확장하도록 구현될 수 있다. 피드포워드 제어기(14)의 출력 및 정정 입력 생성기(16)의 출력은 연관된 가산 접합을 통해 각각 서보메커니즘 루프(20)의 플랜트(12) 및 피드백 제어기(H)(18)에 인가된다. 피드포워드 제어기(14)는 더 높은 주파수에서 플랜트 추적 성능을 향상시키기 위해 한정된 주파수 범위 내에 플랜트(12)의 원동력에 대한 반전에 매칭하도록 설계된다. 정정 입력 생성기(16)는, 서보메커니즘 성능을 더 향상시키기 위해 나머지 폐-루프 결함을 보상하는 개정된 입력 스트림(

)을 생성하도록 이동 명령 입력 스트림(

)을 프로파일링(profiles)한다. 정정 입력 생성기(16)의 설계, 구성, 및 동작은 아래에 완전한 세부사항에 설명된다.

설명된 바람직한 실시예에서, 물리적 플랜트(12)는 메사추세스, 캠브리지에 위치한, 캠브리지 테크날러지 사에 의해 제조된 모델 6220H 이동 자석 폐루프 검류계 기반의 광학 스캐너, 및 적합한 전력 구동기이다. 피드포워드 제어기(14) 및 피 드백 제어기(18)는 디지털 검류계 제어기에 결합되는 것이 바람직하며, 당업자는 모델 6220H 검류계를 이용하는 구현에서 5kHz 폐-루프 시스템 대역폭을 제공하도록 쉽게 설계될 수 있다.

도 2는, 이상적인 작용으로부터 출력 신호(y)의 편차를 정정하는 유한 임펄스 응답(FIR) 필터(28)를 포함하는 바람직한 구현에서의 정정 입력 생성기(16)의 블록도를 도시한다. 도 2를 참조하여, 정정 입력 생성기(16)는 이동 명령 입력 스트림(

)을 수신하고, 이것은 지연 모듈(30) 및 FIR 필터(28)에 인가하여, 이동 명령 입력 스트림(

)의 직접 신호 경로에 대해 출력(32)으로 진행시킨다. 모듈(30)의 출력(34) 및 FIR 필터(28)의 출력(32)은 개정된 입력 스트림(

)을 그 출력(38)에서 생성하도록 가산 접합(36)에서 결합되며, 이러한 개정된 입력 스트림은 지연 모듈(30)에 의해 도입된 제로 지연에 대해,

로 표현되며, 여기서 du는 이동 명령 입력에 적용된 증분 정정 인자이다. 지연이 비제로(nonzero)인 일반적인 경우는

로 표현될 수 있으며, 여기서 n은 시간 인덱스이고, m은 명령 입력이 FIR 필터(28)의 출력(32)에 관해 지연되는 시간의 수이다.

본 목적은, 모든 가능한 이동 명령 입력에 대한 du 값의 일반적인 해결책을 제공하는 필터 계수 세트를 갖는 FIR 필터(28)를 구성하는 것이며, 상기 값은 상이한 길이(예를 들어, 짧은, 중간, 및 긴 거리) 및 상이한 이동 길이 시퀀스(예를 들어 짧은 거리 이동, 뒤이어 다른 짧은 거리 이동, 뒤이어 긴 거리 이동)로 된 빔 위치 이동을 나타낼 수 있다. FIR 필터(28)를 구성하기 위한 접근법은 먼저 명령 입력(

)의 유한 세트에 대해 증분 정정 인자(du)를 결정하고, 그 다음에 FIR 필터(28)의 계수를 계산하는 것을 수반한다. 이러한 접근법은 원하는 시스템 출력과 실제 시스템 출력 사이의 매치를 향상시키기 위해 반복 방식으로 명령 입력을 변형하는 절차에 의해 수행된다. 단계 방식의(stepwise) 반복 개정 절차는 다음과 같다.

단계 1은 초기에 du=0으로 설정하는 것을 수반한다.

단계 2는 도 1에 도시된, 제어 시스템(10)을 통해

를 통과하고, 에러 스트림(e)을 측정하는 것을 수반한다. 따라서, du=0에 대해,

=

이고, e=u-y이다.

단계 3은 e를 동작 허용치와 비교하고, e가 동작 허용치 내에 있다면 반복 절차를 종료하는 것을 수반한다. 동작 허용치는 다음과 같은 코스트 함수(cost function)에 의해 한정된다:

,

여기서 y_d는 원하는 출력이고, y는 입력 스트림(u)에 응답하여 측정된 출력이다. 그러므로, 매치에서의 향상점은 J(u)에 의해 정의된 코스트에서의 감소로서 한정된다.

단계 4는, 에러 스트림(e)이 충분하지 않게 작은 경우에, 명령(비록, 에러 측정일지라도)으로서 제어 시스템(10)을 통해 시간에서 e를 반전시키고 시간-반전 에러 스트림(e^*)을 통과하는 것과; e^*에 응답하여 생성된, 측정된 출력 스트림(y_e ^*)을 수집하는 것과; y_e를 형성하기 위해 출력 스트림(y_e ^*)을 시간-반전시키는 것과; du_next=du+αㆍy_e(여기서 α는 동적으로 조정된 정정 이득 또는 스케일 인자)를 설정하는 것과; e가 동작 허용치 제약을 충족시킬 때까지 반복 횟수에 대해 단계 2 내지 4를 반복하는 것을 수반한다.

단계 4에서 한정된 α의 값은 충분히 작아야 하므로, 1차 근사치는 수학식

을 나타내어, 그러므로, α>0인 du=-α∇J(u)로서 du를 설정하는 것은

를 산출하며,

이것은 코스트 함수(J)에서의 감소를 보장할 것이다. 반복 개정 동안, α의 값은 α₀=0.3으로 바람직한 실시예에서 시작하여 동적으로 조정된다. 하나의 반복 동안 코스트가 향상되면, α는 0.6의 최대치로 다음 반복 동안 0.05만큼 증가된다. 코스트가 하나의 반복 동안에 저하되면, α는 2의 인자만큼 감소되고, 현재 반복은 α의 감소된 개정 값으로 반복된다. α의 이러한 감소는 향상될 때까지 계속된다.

대안적인 단계 4는, 플랜트(G)(12), 피드백 제어기(H)(18) 및 피드포워드 제어기(F)(14)를 포함하는 물리적 폐루프 시스템의 선형 시간 불변(LT1) 모델의 컴퓨터 모델링된 수반(computer modeled adjoint)인 인접 폐루프 시스템을 통해 명령으로서 수학 시뮬레이션에 의해 에러 스트림(e)을 통과하는 것과; 출력 스트림(y)을 계산하는 것과; du_next=du+αㆍy_e*를 설정하는 것을 수반한다. 대안적인 단계 4는 수학 모델링에 의해 생성되는 시뮬레이팅된 수반 시스템을 이용한다. 단계 4는 측정된 출력을 실험적으로 수집하기 위해 실제 물리적 시스템을 이용하는 것을 수반한다. 대안적인 단계 4는 이를 행하기 위해 모델의 생성 뿐 아니라 컴퓨터의 이용가능성을 필요로 하기 때문에 덜 중요하다.

반복 개정 절차의 결론은 개정 스트림(du^*)을 생성하여, 복합 입력(u^*=u+du)은 원하는 출력 스트림(y_d)에 대해 매우 우수한 매치를 초래한다. 그러나, 개정 스트림(du^*)은 특정한 원하는 출력 스트림(y_d)에 매칭하기 위해 하나의 특정한 입력 스트림(u)에 대해서만 작용한다. 정정 입력 생성기(16)는 특정 입력 스트림을 개정하는 것을 임의의 입력에 대해 만족스럽게 작용하는 일반적인 해결책으로 전환한다. 이를 행하기 위해, 정정 입력 생성기(16)는 입력이 원래 입력 스트림(u)일 때 유사한 개정(du^*)을 생성하도록 정정 매핑을 구현한다. FIR 필터는 정정 입력 생성기(16)의 구현에서 바람직한데, 이는 FIR 필터가 보장된 안정성을 제공하고, 한정된 범주에 있고, 표준 최소 제곱 알고리즘을 적용함으로써 간단한 방식으로 계산된 계수를 갖기 때문이다.

다음 설명은 다양한 이동 길이를 포함하는 트레이닝 프로파일을 설명하며, 이로부터 범용 FIR 계수는 상이한 입력 스트림으로부터 데이터를 어셈블링하지 않고도 즉시 얻게 될 수 있다. 상기 프로세스에 사용된 실험 명령 이동 길이의 N 수 에 대해 전술한 반복 개정은 다음 수학식으로 표현될 수 있다:

u₁, u₂, ...,u_N -> du₁, du₂, ..., du_N N<∞.

본 목적은 각 u 값을 대응하는 du 값에 매핑하기 위해 정정 필터를 설계하는 것이다. 적(product)의 합의 함수로 구현되는 FIR 알고리즘은 다음 수학식으로 표현될 수 있다:

,

여기서 α₀, α₁,...,α_n은 필터 계수를 나타내고, m은 FIR 선구(anticipation)를 나타내는데, 즉 m은 FIR 필터 신호 경로가 직접 신호 경로 앞에 있는 시간 단계의 수이다. 수 m 및 n은 시행착오 프로세스에 따라 선택되고, α₀, α₁,...,α_n은 최소 제곱 알고리즘을 통해 계산된다. 결과적인 최소 제곱 피트(fit)의 품질은 잔류 에러를 관찰함으로써 평가된다. 잔류 에러가 작으면, 제어 시스템(10)은 얼마나 잘 수행되는 지를 결정하기 위해 적소에 FIR 필터(28)로 동작한다. 제어 시스템 수행이 용인되지 않으면, n, m, 또는 양쪽 모두는 변경되고, 새로운 계수는 프로세스에 걸쳐 시작하도록 계산된다.

캠브리지 테크날러지 사의 모델 6220H 검류계가 설치된 제어 시스템(10)의 최종 구성 정정 입력 생성기(16)는 FIR 필터(28)의 경로가 아닌 직접 이동 명령 경로에 0.5ms 지연{지연 모듈(30)로서 도시됨}을 삽입하기 위해 160kHz 업데이트 율 및 80 탭의 선구를 갖는 320-탭 필터를 구성한다. 이것은 효과적인 비-임시 필터(n=0 이전에 320개 탭 중 80개를 갖는)의 생성을 가능하게 한다. FIR 필터(28)가 제로 DC 이득 필터인 것을 보장하기 위해, 모든 계수의 합은 0이다. 이 결과를 달성하는 한가지 방식은 제 1의 319 계수를 해결하고, 그 다음에 마지막 계수를 제 1 319 FIR 계수의 음의 합으로 설정하는 것이다. 제 1의 319 FIR 계수는 그 문제에 대한 최소 제곱 해결책이다:

Uh=du,

여기서 h=[h₁, h₂, ... h₃₁₉]^T은 독립적인 FIR 계수이고, du=[du₁ du₂, ...du_M]^T는 단일 트레이닝 프로파일로부터 도출되거나 다중 개정 런으로부터 어셈블링된 정정 시퀀스이다.

319 열 및 M개의 행을 갖는 U 매트릭스는 순환 순열에서 초기(이상적인) 입력 시퀀스를 포함하는데, 즉 다음 수학식으로 표현될 수 있다.

표준 최소 제곱 해결책은 h=(U^T*U)^-1*U^T*du로부터 얻어질 수 있다.

FIR 필터 계수가 도출될 수 있는 실험 명령 이동 길이의 수는 N=2이고, 하나의 실험치는 더 짧은 길이 이동 명령을 나타내고, 다른 하나는 더 긴 길이 이동 명령을 나타낸다.

FIR 필터(28)가 제로 DC 이득 필터인 것을 보장하는 대안적인 방식은, 조건(△(1)=0)을 충족하기 위해, z=1이 수학식의 루트이어야 한다는 것을 인식하는 것이다. 수학식 △(z)은 △(z)=(1-z^-1)ㆍ△'이며,

여기서 △'의 모든 계수가 결정된다.

도 3은 전술한 바와 같이 재구성된 FIR 필터(28')로 구현된 대안적인 정정 입력 생성기(16')의 블록도를 도시한다.

검류계(12)의 스캐닝 미러는 원하는 목표 지점을 향해 레이저 빔을 조종한다. 이상적으로, 실제 미러 위치(z)는 측정된 스캐너 위치(y, 또는 z=cy)에 정비례하는데, 여기서 c는 알려지거나 측정된 상수값이다. 스캐너 위치가 조인트 인코더를 통해 측정되기 때문에, 스캐너 샤프트(shaft)의 자유단에 있는 미러 세트의 실제 위치는 높은 가속 위치 스위칭 상태 동안 편향을 겪을 때 스캐너 샤프트의 측정된 위치에 매칭하지 않는다. 이러한 차이에 대한 한가지 이유는 스캐너 샤프트와 미러 사이에 기계적 결합의 유한한 강도(stiffness)이다. 따라서, 실제로, z=Sy이며, 여기서 S는 캠브리지 테크날러지 사의 모델 6220H 검류계 상의 실제 미러 위치와 측정된 스캐너 위치 사이의 결합을 특징으로 하는 동적 필터를 나타낸다.

도 4a는 약 10kHz에서 피크 진폭 값 또는 스파이크를 나타내는 동적 필터 전달 함수(S)를 도시한다. 동적 필터링 효과를 보상하기 위해, 10kHz 스파이크를 완화시키도록 도 4b에 도시된 바와 같이 전달 함수를 갖는 시스템 반전 노치 필터는 반복 개정 절차의 단계 2에서 구현되며, 여기서 본래 e=u-y이다. FIR 필터(28)의 결정에 기여하는 노치 필터 구현을 통해, e=Nu-y가 되며, 여기서 Nu는 u의 노치 필터링된 버전이다. 노치 필터 보상은, 스캐너 측정된 위치 및 실제 미러 위치가 이러한 주파수 범위에서 크게 벗어나는 것으로 보여지는 한, 노치 주파수에 대한 추적 에러를 보상하려고 시도하는 것으로부터 반복 개정 프로세스를 방지하기 위해 FIR 필터(28)의 계산의 부분이 된다.

전술한 바와 같이 구현되고 레이저 빔 위치 지정 시스템에 설치된 정정 입력 생성기(16)의 이용은 레이저 빔을 위치시키는데 이전에 사용된 것보다 더 높은 가속 및 더 넓은 대역폭에서 검류계를 동작시킬 수 있게 한다. 그 결과 목표 견본 서보 성능에서 약 25%의 증가가 이루어진다.

본 발명의 기본 원리에서 벗어나지 않고도 전술한 실시예의 세부사항에 대한 많은 변경이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 정정 입력 생성기의 대안적인 구현은 특히 무한 임펄스 응답(IIR) 필터, IIR 및 FIR 필터의 결합, 또는 중립 네트워크와 같은 비선형 필터링 접근법을 포함할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범주는 다음 청구항에 의해서만 결정되어야 한다.

상술한 바와 같이, 발명은 서보메커니즘 제어 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로 고성능 서보메커니즘 시스템, 및 시스템 속도 및 정확도를 향상시키기 위해 피드포워드 보상 및 피드백 제어로 구현된 방법 등에 이용된다.

Claims (16)

1. 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템으로서,

   상기 제어 시스템에 인가된 명령 입력 스트림에 응답하여 물리적 플랜트(physical plant)의 출력 상태를 제어하기 위해 피드백 제어 및 피드포워드 보상으로 구현된 폐루프 제어 서보메커니즘과;

   상기 물리적 플랜트가 상기 명령 입력 스트림에 대응하는 원하는 출력 상태를 동작 허용치 내에서 달성하기 위해 응답하는 개정된 입력 스트림을 제공하도록 명령 입력 스트림에 응답하는 정정 입력 생성기로서, 상기 정정 입력 생성기는, 임의의 명령 입력 스트림을 위해, 물리적 플랜트가 임의의 명령 입력 스트림에 대응하는 원하는 출력 상태를 달성하도록 하는 매치 해결책을 제공하는 정정 입력 매핑으로 구현되는, 정정 입력 생성기를

   포함하는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 정정 입력 생성기는 상기 매치 해결책을 제공하기 위해 계산된 필터 계수로 구현된 FIR 필터를 포함하는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 FIR 필터는 출력을 갖고, 상기 정정 입력 생성기는 상기 개정된 입력 스트림을 생성하기 위해 FIR 필터의 출력과 결합된 임의의 명령 입력 스트림에 대한 입력 지연을 구현하는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 출력 상태는 모션을 나타내고, 상기 물리적 플랜트는 레이저 빔 위치 지정 시스템의 부분으로서 동작하는 검류계 및 전력 구동 전자 기기를 나타내는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템.
5. 제 4항에 있어서, 상기 명령 입력 스트림은 원하는 레이저 빔 위치 변위를 나타내는, 고속 정확도의 서보메커니즘 제어 시스템.
6. 제 4항에 있어서, 특정 주파수에서 스파이크(spike)를 나타내는 동적 필터 전달 함수는 검류계의 동작을 특징짓고, 상기 정정 입력 생성기에 구현된 정정 입력 매핑은 상기 특정 주파수에서 스파이크를 완화시키는 전달 함수를 갖는 노치 필터(notch filter)를 포함하는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템.
7. 제 6항에 있어서, 상기 정정 입력 생성기는 상기 노치 필터를 포함하는 매치 해결책을 제공하기 위해 계산된 필터 계수로 구현된 FIR 필터를 포함하는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템.
8. 명령 입력 스트림에 응답하여 물리적 플랜트의 출력 상태를 제어하기 위해 피드백 제어 및 피드포워드 보상으로 구현된 폐루프 제어 서보메커니즘을 포함하는 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템의 구축 방법으로서,

   상기 물리적 플랜트가 응답하는 개정된 입력 스트림을 생성하기 위해 상기 명령 입력 스트림에 응답하는 정정 입력 생성기를 제공하는 단계와;

   정정 입력 매핑을 구현하기 위해 반복 명령 입력 개정 절차를 수행하는 단계로서, 상기 입력 매핑은, 임의의 명령 입력 스트림을 위해, 상기 물리적 플랜트가 임의의 명령 입력 스트림에 대응하는 원하는 출력 상태를 동작 허용치 내에서 달성하도록 하는 매치 해결책을 제공하는, 반복 명령 입력 개정 절차를 수행하는 단계를

   포함하는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템의 구축 방법.
9. 제 8항에 있어서, 상기 반복 명령 입력 개정 절차를 수행하는 단계는

   (a) 개정된 입력 명령을 상기 서보메커니즘 제어 시스템에 인가하고 그 출력 스트림을 측정하는 단계로서, 상기 개정된 입력 명령은 공칭 명령 입력 및 증분 정정 인자를 포함하는, 인가 및 측정 단계와;

   (b) 상기 공칭 명령 입력과 측정된 출력 스트림 사이의 차이를 나타내는 에러 스트림을 측정하는 단계와;

   (c) 상기 에러 스트림을 동작 허용치와 비교하고, 상기 에러 스트림이 동작 허용치를 초과할 때마다, 시간-반전 에러 스트림을 형성하기 위해 시간적으로 에러 스트림을 반전시키고, 명령으로서 시간-반전된 에러 스트림을 서보메커니즘 제어 시스템에 인가하고 그 출력 스트림을 측정하고, 상기 측정된 출력 스트림의 시간-반전 버전을 형성하기 위해 상기 측정된 출력 스트림을 시간-반전시키고, 동적으로 조정된 정정 이득 및 측정된 출력 스트림의 시간-반전된 버전의 곱(product)과, 증분 정정 인자의 합을 나타내는 다음 개정된 입력 명령을 결정하는 단계와;

   (d) 상기 에러 스트림이 동작 허용치 내에 있을 때까지 이전 단계들{(a), (b), (c)}을 반복하는 단계를

   포함하는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템의 구축 방법.
10. 제 8항에 있어서, 상기 반복 명령 입력 개정 절차를 수행하는 단계는,

    (a) 개정된 입력 명령을 상기 서보메커니즘 제어 시스템에 인가하고, 그 출력 스트림을 측정하는 단계로서, 상기 개정된 입력 명령은 공칭 명령 입력 및 증분 정정 인자를 포함하는, 인가 및 측정 단계와;

    (b) 상기 공칭 명령 입력과 계산된 출력 스트림 사이의 차이를 나타내는 에러 스트림을 측정하는 단계와;

    (c) 상기 측정된 에러 스트림을 동작 허용치와 비교하고, 상기 에러 스트림이 동작 허용치를 초과할 때마다, 수치 시뮬레이션에 의해 명령으로서 측정된 에러 스트림을 폐루프 제어 서보메커니즘의 모델링된 수반(modeled adjoint)에 인가하여 출력 스트림을 계산하고, 동적으로 조정된 정정 이득 및 계산된 출력 스트림의 곱과, 증분 정정 인자의 합을 나타내는 다음 개정된 입력 명령을 결정하는 단계와;

    (d) 상기 측정된 에러 스트림이 동작 허용치 내에 있을 때마다 이전 단계 들{(a), (b), (c)}을 반복하는 단계를

    포함하는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템의 구축 방법.
11. 제 8항에 있어서, 상기 정정 입력 생성기는 상기 매치 해결책을 제공하기 위해 계산된 필터 계수로 구현된 FIR 필터를 포함하는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템의 구축 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 FIR 필터는 출력을 갖고, 상기 정정 입력 생성기는 상기 개정된 입력 스트림을 생성하기 위해 FIR 필터의 출력과 결합된 임의의 명령 입력 스트림에 대한 입력 지연을 포함하는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템의 구축 방법.
13. 제 8항에 있어서, 상기 출력 상태는 모션을 나타내고, 상기 물리적 플랜트는 레이저 빔 위치 지정 시스템의 부분으로서 동작하는 검류계 및 전력 구동 전자 기기를 나타내는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템의 구축 방법.
14. 제 13항에 있어서, 상기 명령 입력 스트림은 원하는 레이저 빔 위치 변위를 나타내는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템의 구축 방법.
15. 제 13항에 있어서, 특정 주파수에서 스파이크를 나타내는 동적 필터 전달 함 수는 검류계의 동작을 특징짓고, 상기 정정 입력 생성기에 구현된 정정 입력 매핑은 상기 특정 주파수에서 스파이크를 완화시키는 전달 함수를 갖는 노치 필터를 포함하는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템의 구축 방법.
16. 제 15항에 있어서, 상기 정정 입력 생성기는 노치 필터를 포함하는 매치 해결책을 제공하기 위해 계산된 필터 계수로 구현된 FIR 필터를 포함하는, 고속의 정확한 서보메커니즘 제어 시스템의 구축 방법.

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