KR20100101915A - 마찰 보상 제어장치 및 이를 구비하는 무장 시스템 - Google Patents

마찰 보상 제어장치 및 이를 구비하는 무장 시스템 Download PDF

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KR20100101915A KR1020090020356A KR20090020356A KR20100101915A KR 20100101915 A KR20100101915 A KR 20100101915A KR 1020090020356 A KR1020090020356 A KR 1020090020356A KR 20090020356 A KR20090020356 A KR 20090020356A KR 20100101915 A KR20100101915 A KR 20100101915A
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Abstract

본 발명은, 회전기의 회전 변화율에 따라 제어기의 이득을 조정하여 마찰로 인한 토크 분을 반영할 수 있도록 제어기를 제어함으로써, 유연한 정회전 또는 역회전 반전이 가능한 마찰 보상 제어장치 및 이를 구비하는 무장 시스템에 관한 것이다. 본 발명은, 외부로 작동력을 공급하는 것으로 마찰력을 받는 구동부; 검출된 상기 구동부의 출력 속도와 입력 속도의 차이에 의한 오차 신호를 생성하는 오차 신호 생성부; 상기 오차 신호를 입력받아 상기 구동부를 제어하는 제어 신호를 생성하는 제어기; 및 상기 구동부의 출력을 감지하여 상기 마찰력을 보상할 수 있도록 하는 보상 신호를 생성하여 상기 제어기로 입력하는 마찰 보상기를 구비하는 마찰 보상 제어장치를 제공한다.

Description

마찰 보상 제어장치 및 이를 구비하는 무장 시스템{Apparatus for controlling a motor and compensating a stick motion and armament system therewith}
본 발명은 마찰 보상 제어장치 및 이를 구비하는 무장 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 점성 마찰 및 비선형 마찰의 영향을 받는 회전 운동을 하는 시스템에 대하여 정역회전 반전이 가능하도록 제어하는 마찰 보상 제어장치 및 이를 구비하는 무장 시스템에 관한 것이다.
공작 기계, 팬(pan)-틸트(tilt) 구동기, 로봇 관절부 등은 모터 시스템에 의하여 구동될 수 있다. 이때, 이러한 모터 시스템들에서는 정회전 및 역회전이 반복적으로 수행될 수 있다. 하지만, 정회전 또는 역회전의 회전 방향을 바꿀 때, 즉시 방향 전환이 어려울 수 있다.
즉, 속도에 비례하는 점성 마찰과 속도에 무관한 쿨롱 마찰, 정지 마찰 등으로 인한 비선형 마찰의 영향을 받기 때문에, 회전 방향을 바꿀 때 방향 전환 시에 응답 지연이 있을 수 있다.
이와 같은 현상이 일어나는 원인은 회전 방향이 반전할 때 마찰력 만큼의 모 터 토크 지령을 추가로 발생할 필요가 있지만 ,토크 지령 신호가 생성되는 속도제어기의 응답 지연 때문에 회전축이 일시 정지되기 때문이다.
본 발명은, 회전기의 회전 변화율에 따라 제어기의 이득을 조정하여 마찰로 인한 토크 분을 반영할 수 있도록 제어기를 제어함으로써, 유연한 정회전 또는 역회전 반전이 가능한 마찰 보상 제어장치 및 이를 구비하는 무장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 외부로 작동력을 공급하는 것으로 마찰력을 받는 구동부; 검출된 상기 구동부의 출력 속도와 입력 속도의 차이에 의한 오차 신호를 생성하는 오차 신호 생성부; 상기 오차 신호를 입력받아 상기 구동부를 제어하는 제어 신호를 생성하는 제어기; 및 상기 구동부의 출력을 감지하여 상기 마찰력을 보상할 수 있도록 하는 보상 신호를 생성하여 상기 제어기로 입력하는 마찰 보상기를 구비하는 마찰 보상 제어장치를 제공한다.
상기 구동부로부터 속도 출력이 출력되고, 상기 출력 속도가 상기 속도 출력에 외부로부터 입력되는 외란을 포함할 수 있다.
상기 보상 신호에 의하여 상기 제어기의 제어 이득이 설정될 수 있다.
상기 제어기가 비례 제어기, 적분 제어기, 및 미분 제어기 중의 적어도 하나 이상의 조합에 의하여 형성될 수 있다.
상기 보상 신호에 의하여 상기 비례 제어기의 비례 이득, 상기 적분 제어기의 적분 이득, 및 상기 미분 제어기의 미분 이득이 설정될 수 있다.
상기 속도 출력이 설정된 기준 속도보다 크거나 같은 경우에는 상기 제어 이득이 설정된 기준 이득으로 설정되고, 상기 속도 출력이 설정된 기준 속도보다 작은 경우에는 상기 제어 이득이 상기 속도 출력에 선형적으로 반비례하도록 설정될 수 있다.
상기 속도 출력이 설정된 기준 속도보다 작은 경우에, 상기 제어 이득이 -(설정된 최대 이득 - 상기 기준 이득)/상기 기준 속도의 기울기를 갖는 관계에 의하여 설정될 수 있다.
상기 구동부가, 상기 제어 신호를 입력받아 구동 신호를 생성하는 서보 앰프, 및 상기 구동 신호에 의하여 구동되어 정방향 또는 역방향으로 회전하는 모터를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 표적이 포함된 입력 영상을 입력받는 영상부, 상기 표적에 대하여 발포하는 무장부, 및 상기 입력 영상에서 표적을 검출하고 상기 표적에 대한 발포 지령을 상기 무장부로 보내는 제어부를 구비하고, 상기 제어부가, 외부로 작동력을 공급하는 것으로 마찰력을 받는 구동부; 검출된 상기 구동부의 출력 속도와 입력 속도의 차이에 의한 오차 신호를 생성하는 오차 신호 생성부; 상기 오차 신호를 입력받아 상기 구동부를 제어하는 제어 신호를 생성하는 제어기; 및 상기 구동부의 출력을 감지하여 상기 마찰력을 보상할 수 있도록 하는 보상 신호를 생성하여 상기 제어기로 입력하는 마찰 보상기를 구비하는 무장 시스템을 제공한다.
상기 구동부로부터 속도 출력이 출력되고, 상기 출력 속도가 상기 속도 출력 에 외부로부터 입력되는 외란을 포함할 수 있다.
상기 보상 신호에 의하여 상기 제어기의 제어 이득이 설정될 수 있다.
상기 제어기가 비례 제어기, 적분 제어기, 및 미분 제어기 중의 적어도 하나 이상의 조합에 의하여 형성될 수 있다.
상기 보상 신호에 의하여 상기 비례 제어기의 비례 이득, 상기 적분 제어기의 적분 이득, 및 상기 미분 제어기의 미분 이득이 설정될 수 있다.
상기 속도 출력이 설정된 기준 속도보다 크거나 같은 경우에는 상기 제어 이득이 설정된 기준 이득으로 설정되고, 상기 속도 출력이 설정된 기준 속도보다 작은 경우에는 상기 제어 이득이 상기 속도 출력에 선형적으로 반비례하도록 설정될 수 있다.
상기 속도 출력이 설정된 기준 속도보다 작은 경우에, 상기 제어 이득이 -(설정된 최대 이득 - 상기 기준 이득)/상기 기준 속도의 기울기를 갖는 관계에 의하여 설정될 수 있다.
상기 구동부가, 상기 제어 신호를 입력받아 구동 신호를 생성하는 서보 앰프, 및 상기 구동 신호에 의하여 구동되어 정방향 또는 역방향으로 회전하는 모터를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 마찰 보상 제어장치 및 이를 구비하는 무장 시스템에 의하면, 회전기의 회전 변화율에 따라 제어기의 이득을 조정하여 마찰로 인한 토크 분을 반영할 수 있도록 제어기를 제어함으로써, 유연한 정회전 또는 역회전 반전을 수행할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명에 따른 바람직한 실시예인 무장 시스템(10)의 사시도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 무장 시스템(10)은 영상부(100); 무장부(200); 및 제어부(300)를 구비한다. 영상부(100)는 표적이 포함된 입력 영상을 입력받는다. 무장부(200)는 표적에 대하여 발포한다. 제어부(300)는 입력 영상에서 표적을 검출하고 표적에 대한 발포 지령을 무장부(200)로 보낸다.
제어부(300)는 무장부(200)로부터 표적까지의 표적 거리에 따라 무장부(200)가 탄도 보정되도록 무장부(200)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(300)는 탄도 보정 데이터를 참조하여 표적 거리에 따라 탄도 보정되도록 무장부(200)를 제어할 수 있다.
이를 위하여, 무장 시스템(10)은 표적 거리에 따라 보정되는 무장부(200)의 사격 각도의 탄도 보정 데이터가 저장되는 저장부를 더 구비할 수 있다. 이때, 표적 거리에 따른 탄도 보정 데이터는 저장, 검색, 및 갱신 등의 관리가 편리하도록 데이터 베이스 형태로 저장될 수 있다.
영상부(100)는 영상 조립체(110), 및 영상 구동부(120)를 구비할 수 있다. 영상 조립체(110)는 입력 영상을 입력받으며 무장부(200)로부터 표적까지의 거리에 해당하는 표적 거리를 측정할 수 있다. 영상 구동부(120)는 영상 조립체(110)를 적어도 일축에 대하여 회전시킬 수 있다.
영상 조립체(110)는 주간 카메라, 야간 카메라, 및 거리 측정기를 구비할 수 있다. 주간 카메라는 주간에 입력 영상을 입력받을 수 있다. 야간 카메라는 야간에 입력 영상을 입력받을 수 있다. 거리 측정기는 표적 거리를 측정할 수 있다.
이때, 표적 거리는 무장부(200)로부터 표적까지의 거리에 해당할 수 있다. 따라서, 먼저, 영상 조립체(110)에 포함되는 거리 측정기는 거리 측정기로부터 표적까지의 측정 거리를 측정할 수 있다.
표적 거리는 측정 거리로부터 영상부(100)와 무장부(200)의 기구적 구조 및 사이즈를 고려하여 환산될 수 있다. 거리 측정기로는 통상적으로 사용되는 거리 측정기가 사용될 수 있다.
영상 구동부(120)는 영상 구동모터(121), 엔코더(122), 및 감속기(123)를 구비할 수 있다. 영상 구동모터(121)는 영상 조립체(110)를 적어도 일방향으로 회전시키는 구동력을 제공한다. 엔코더(122)는 영상 조립체(110)의 회전량을 검출한다. 감속기(123)는 영상 구동모터(121)의 회전량을 변화시켜 영상 조립체(110)로 전달한다.
무장부(200)는 사격부(210), 및 무장 구동부(220)를 구비할 수 있다. 사격부(210)는 표적을 향하여 발포한다. 사격부(210)는 표적을 향하여 사격할 수 있는 총기류 또는 포 등이 될 수 있다.
무장 구동부(220)는 사격부(210)를 적어도 일축에 대하여 회전시킬 수 있다. 이를 위하여, 무장 구동부(220)는 무장 구동모터(221), 엔코더(222), 및 감속기(223)를 구비할 수 있다.
무장 구동모터(221)는 사격부(210)를 적어도 일방향으로 회전시키는 구동력을 제공한다. 엔코더(222)는 사격부(210)의 회전량을 검출한다. 감속기(223)는 무장 구동모터(221)의 회전량을 변화시켜 사격부(210)로 전달한다.
사격부(210)에 의하여 사격 시 정확한 목표 명중을 위해서는 탄도 보정을 해주어야 한다. 탄도 보정은 영상 조립체(110)의 광축과 사격부(210)의 중심축을 표적이 되는 목표물과의 표적 거리에 따라 무장 구동모터(221)에 의한 사격부(210)의 회전 각도를 보정하는 것이다.
이때, 표적 거리가 멀어질수록 탄도궤적이 목표물 아래로 치우치는 경우에 이를 위로 보상할 수 있다. 즉, 표적 거리가 멀어질수록 사격부(210)의 중심축을 영상 조립체(110)의 광축보다 각도를 높일 수 있다.
본 발명에 따른 무장 시스템(10)에서는 무장부(200)의 탄도 보정 시에 영상부(100)가 무장부(200)에 대하여 디커플링 될 수 있다. 즉, 탄도 보정 시에는 영상 조립체(110)가 사격부(210)에 대하여 디커플링 되어 독립 구동되도록 하여, 사격부(210)가 탄도 보정되더라도 영상 조립체(110)가 표적을 연속적으로 추적할 수 있게 된다. 이때, 탄도 보정 시에도, 사격부(210)의 고저축이 위로 들려도, 영상 조립체(110)는 목표물을 지향하는 현재 위치에는 변동이 없게 된다.
한편, 탄도 보정 시가 아닌 경우에는 영상 조립체(110)가 사격부(210)에 대하여 독립적으로 구동되지 아니하고 일체로 구동될 수 있다. 이를 위하여, 영상 구 동모터(121)는 탄도 보정 시가 아닌 경우에는 작동되지 아니하고, 단순 기구축 역할만 하고, 무장 구동모터(221)에 의하여 구동될 수 있다.
다른 실시예로서, 전투 상황의 사격 모드에서 영상 조립체(110)에 의하여 표적 거리를 측정하고, 영상 구동모터(121)가 탄도 보정 각도의 반대 방향으로 움직이도록 하여 영상 조립체(110)의 광축이 표적에 계속 정렬되도록 할 수 있다.
사격부(210)와 영상 조립체(110)가 기구적으로 분리 구동 가능 구조로 구성될 수 있다. 또한, 무장 구동모터(221)와 영상 구동모터(121)는 초기 영점 위치에 정렬 가능하도록 구성될 수 있다. 영상부(100)와 무장부(200) 각각에 포함되는 엔코더(122, 222)는 제어가 용이한 절대 위치 엔코더가 적용될 수 있다.
한편, 영상부(100) 및 무장부(200)는 하나의 무장 시스템(10)을 형성하여 동일한 차체(400)에 설치될 수 있다. 무장 시스템(10)은 별도의 회전 구동부(410)를 구비하여 차체(400)에 대하여 수직 방향의 일 축에 대하여 회전될 수 있다.
본 발명에 따른 무장 시스템(10)은 차체(400)의 흔들림에 의하여 전달되는 흔들림을 감지하는 센서부(500)를 구비할 수 있다. 센서부(500)는 차체(400)의 흔들림의 변위를 측정할 수 있는 자이로 센서를 포함할 수 있다. 차체(400)의 흔들림은 무장 시스템(10)의 순간적으로 급격한 변위 변화를 초래할 수 있다. 따라서, 이를 측정하기 위한 센서로 자이로 센서가 적용되는 것이 바람직하다.
제어부(300)는 차체(400)의 흔들림을 보상하도록 영상부(100) 및 무장부(200)가 작동되도록 제어할 수 있다. 이때, 차체(400)의 흔들림에 대한 무장 시스템(10)의 안정화의 기준이 영상부(100)가 되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 센서부(500)가 영상부(100) 바람직하게는 영상 조립체(110)에 설치되는 것이 바람직하다.
사격의 정확성을 위해서는 영상 조립체(110)와 사격부(210)의 안정화 기준이 필요하다. 이때, 영상 조립체(110)의 광축이 기준이 되어 변하지 아니하고, 거리에 따라 탄도 보정되어 사격부(210)의 중심축만이 변경될 수 있다. 이는 영상 조립체(110)에 의하여 표적이 감지될 수 있기 때문이다.
따라서, 본 발명에 따른 무장 시스템(10)에 의하면, 영상 조립체(110)와 사격부(210)를 기구적으로 분리 구동할 수 있도록 함으로써, 탄도 보정 시에도 영상 조립체(110)가 목표물을 추적할 수 있다.
한편, 제어부(300)와 구동 모터(121, 221)에는 본 발명에 따라 구동 모터(121, 221)에 인가되는 마찰력을 보상하여 제어할 수 있도록 함으로써, 유연한 정회전 또는 역회전 반전이 가능한 마찰 보상 제어장치(도 2의 20)가 포함될 수 있다.
도 2에는 도 1의 무장 시스템(10)에서 제어부(300)와 구동 모터(121, 221)에 포함되는 마찰 보상 제어장치(20)에 대한 블록도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 2의 마찰 보상 제어장치(20)에서 속도 출력에 따라 결정되는 제어 이득의 관계에 대한 일 실시예를 보여주는 그래프가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 마찰 보상 제어장치(20)는 구동부(21, 22); 오차 신호 생성부(23); 제어기(24); 및 마찰 보상기(25)를 구비할 수 있다.
구동부(21, 22)는 외부로 작동력을 공급하는 것으로 마찰력을 받는다. 오차 신호 생성부(23)는 검출된 구동부(21, 22)의 출력 속도와 입력 속도의 차이에 의한 오차 신호를 생성한다.
제어기(24)는 오차 신호를 입력받아 구동부(21, 22)를 제어하는 제어 신호를 생성한다. 마찰 보상기(25)는 구동부(21, 22)의 출력을 감지하여 마찰력을 보상할 수 있도록 하는 보상 신호를 생성하여 제어기(24)로 입력한다.
여기서, 구동부(21, 22)는 서보 앰프(21), 및 모터(22)를 구비할 수 있다. 서보 앰프(21)는 제어 신호를 입력받아 구동 신호를 생성한다. 모터(22)는 구동 신호에 의하여 구동되어 정방향 또는 역방향으로 회전할 수 있다.
또한, 구동부(21, 22)로부터 속도 출력이 출력되고, 오차 신호의 생성에 사용되는 출력 속도는 구동부(21, 22)로부터 출력되는 속도 출력에 외부로부터 입력되는 외란을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 마찰 보상 제어장치(20)는 도면에 도시된 바와 같이 출력 속도를 피드백하여 입력 속도와 출력 속도의 차이에 해당하는 오차 신호에 따라 제어 신호를 생성하는 폐루프 제어 시스템을 형성할 수 있다. 마찰 보상 제어장치(20)는 이러한 폐루프 제어 시스템에 의하여 비선형적으로 발생하는 마찰을 극복하고 정회전 또는 역회전의 반전이 가능하도록 마찰 보상을 수행한다.
한편, 종래의 마찰 보상 방법에 의하면, 입력에 따라 마찰 보상 신호를 생성하고, 마찰 보상 신호를 제어기에서 생성되는 제어 신호에 추가함으로써, 정회전 또는 역회전 반전 시 발생하는 비선형 마찰을 보상할 수 있다. 하지만, 도면에 도시된 바와 같이 출력 속도가 입력 속도와 무관하게 발생된 외란의 영향을 받는 시 스템인 경우에는, 마찰 보상이 외란의 크기에 다라 정확한 마찰 보상 시점이 결정되지 못할 수 있다.
하지만, 본 발명에 따른 마찰 보상 제어장치(20)에서는 마찰 보상 신호가 별도로 추가되는 형태로 구성되지 아니하고, 도면에 도시된 바와 같이 모터(22)로부터 출력되는 속도 출력을 피드백하여 보상 신호를 생성함으로써, 제어기(24) 스스로 마찰을 극복하도록 할 수 있다.
즉, 마찰의 영향이 큰 경우, 제어기(24) 스스로 마찰을 극복할 수 있도록 제어기(24)의 출력을 높일 수 있도록 제어기(24)의 제어 이득을 높일 수 있다. 이를 위하여, 모터(22)의 속도 출력을 감지하여, 저속 구간에서 제어기(24)의 이득을 높여 줌으로써, 마찰을 이기고 구동 가능한 양만큼의 제어기(24)가 출력을 발생하도록 제어될 수 있다.
이때, 폐루프 시스템의 구성은 그대로 유지되므로, 입력 속도에 대한 출력 속도의 추종성은 그대로 유지될 수 있다.
또한, 종래의 마찰 보상 방법에서는 마찰 보상만큼의 전류 신호를 기존 전류 신호에 추가하는 방식을 채택할 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 마찰 보상기(25)는 기존 전류 신호에 마찰 보상 전류를 추가하는 방식이 아니라, 기존 전류 신호는 그대로 이용하므로, 마찰 보상에 필요한 게인이 상대적으로 적게 필요할 수 있다.
특히, 본 발명의 마찰 보상기(25)는 모터(22)로부터 출력되는 속도 출력이 미리 설정된 기준 속도보다 낮은 경우에 마찰 보상이 필요한 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 속도 출력이 기준 속도보다 낮은 구간에서 제어 게인을 증가시키도록 하는 보상 신호를 생성하여 제어기(24)로 입력시킬 수 있다.
즉, 마찰 보상기(25)로부터 출력되는 보상 신호에 의하여 제어기(24) 내부의 제어 이득이 설정될 수 있다. 이때, 보상 신호는 도 3에 도시된 바와 같은 관계에 의하여 제어기(24)의 제어 이득이 설정될 수 있도록 하는 신호가 될 수 있다.
도 3을 참조하면, 속도 출력(w_act)이 설정된 기준 속도(w_low)보다 크거나 같은 경우에는 수학식 1에서와 같이 제어 이득(Kx)이 설정된 기준 이득(Kx_def)으로 설정될 수 있다. 또한, 속도 출력(w_act)이 설정된 기준 속도(w_low)보다 작은 경우에는 수학식 2에서와 같이 제어 이득(Kx)이 속도 출력(w_act)에 선형적으로 반비례하도록 설정될 수 있다.
이때, 속도 출력(w_act)이 설정된 기준 속도(w_low)보다 작은 경우에, 제어 이득(Kx)이 수학식 2에서와 같이 -(설정된 최대 이득(Kx_max) - 기준 이득(Kx_def))/기준 속도(w_low)의 기울기를 갖는 관계에 의하여 설정될 수 있다.
Kx = Kx_def
Kx = - (Kx_max-Kx_def)×｜w_act｜/w_low + Kx_max
한편, 제어기(24)는 비례 제어기(Kp), 적분 제어기(Ki/s), 및 미분 제어기(Kd*s) 중의 적어도 하나 이상의 조합에 의하여 형성될 수 있다. 바람직하게는, 제어기(24)가 비례 제어기(Kp), 적분 제어기(Ki/s), 및 미분 제어기(Kd*s)를 모두 포함하는 비례-적분-미분 제어기(Kp + Ki/s + Kd*s)를 포함하여 형성될 수 있다.
이 경우, 비례 제어기(Kp), 적분 제어기(Ki/s), 및 미분 제어기(Kd*s) 각각의 비례 이득(Kp), 적분 이득(Ki), 및 미분 이득(Kd) 모두가 도 3의 그래프, 수학식 1 및 수학식 2의 관계에 의하여 설정될 수 있다.
즉, 속도 출력이 낮아 큰 마찰의 영향이 큰 것으로 판단되는 경우에, 제어기(24) 스스로 마찰을 극복할 수 있도록 제어기(24)의 출력을 높일 수 있도록 제어기(24)의 제어 이득을 높일 수 있다. 이를 위하여, 모터(22)의 속도 출력을 감지하여, 속도 출력(w_act)이 기준 속도(w_low) 보다 낮은 저속 구간에서 제어기(24)의 제어 이득을 높여 줌으로써, 마찰을 이기고 구동 가능한 양만큼의 제어기(24)가 출력을 발생하도록 제어될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 마찰 보상 제어장치(20)에서는 모터(22)로부터 출력되는 속도 출력을 피드백하여 보상 신호를 생성함으로써, 제어기(24) 스스로 마찰을 극복하도록 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 회전기의 회전 변화율에 따라 제어기의 이득을 조정하여 마찰로 인한 토크 분을 반영할 수 있도록 제어기를 제어함으로써, 유연한 정회전 또는 역회전 반전을 수행할 수 있다.
또한, 유연한 정회전 또는 역회전 반전이 가능하므로, 본 발명에 따른 마찰 보상 제어장치(20)가 적용될 수 있는 공작 기계, 팬(pan)-틸트(tilt) 구동기, 로봇 관절기 등의 회전 운동 시스템의 운동 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 마찰 보상 제어장치(20)는 제어기(24)의 제어 이득을 가변하여 마찰 보상을 수행할 수 있다. 이러한 마찰 보상 제어장치(20)는 도 1의 무장 시 스템 뿐만 아니라 일반 모터 속도 출력 시스템 및 모터 위치 출력 시스템 등 다양한 분야에 적용 가능하다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예로서, 무장 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 무장 시스템에서 제어부에 포함되는 마찰 보상 제어장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 마찰 보상 제어장치에서 속도 출력에 따라 결정되는 제어 이득의 관계에 대한 일 실시예를 개략적으로 도시한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 무장 시스템, 100: 영상부,
200: 무장부, 300: 제어부,
400: 차체, 500: 센서부.

Claims (16)

  1. 외부로 작동력을 공급하는 것으로 마찰력을 받는 구동부;
    검출된 상기 구동부의 출력 속도와 입력 속도의 차이에 의한 오차 신호를 생성하는 오차 신호 생성부;
    상기 오차 신호를 입력받아 상기 구동부를 제어하는 제어 신호를 생성하는 제어기; 및
    상기 구동부의 출력을 감지하여 상기 마찰력을 보상할 수 있도록 하는 보상 신호를 생성하여 상기 제어기로 입력하는 마찰 보상기를 구비하는 마찰 보상 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부로부터 속도 출력이 출력되고,
    상기 출력 속도가 상기 속도 출력에 외부로부터 입력되는 외란을 포함하는 마찰 보상 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보상 신호에 의하여 상기 제어기의 제어 이득이 설정되는 마찰 보상 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어기가 비례 제어기, 적분 제어기, 및 미분 제어기 중의 적어도 하나 이상의 조합에 의하여 형성되는 마찰 보상 제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보상 신호에 의하여 상기 비례 제어기의 비례 이득, 상기 적분 제어기의 적분 이득, 및 상기 미분 제어기의 미분 이득이 설정되는 마찰 보상 제어장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 속도 출력이 설정된 기준 속도보다 크거나 같은 경우에는 상기 제어 이득이 설정된 기준 이득으로 설정되고,
    상기 속도 출력이 설정된 기준 속도보다 작은 경우에는 상기 제어 이득이 상기 속도 출력에 선형적으로 반비례하도록 설정되는 마찰 보상 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 속도 출력이 설정된 기준 속도보다 작은 경우에, 상기 제어 이득이 -(설정된 최대 이득 - 상기 기준 이득)/상기 기준 속도의 기울기를 갖는 관계에 의하여 설정되는 마찰 보상 제어장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동부가,
    상기 제어 신호를 입력받아 구동 신호를 생성하는 서보 앰프, 및
    상기 구동 신호에 의하여 구동되어 정방향 또는 역방향으로 회전하는 모터를 구비하는 마찰 보상 제어장치.
  9. 표적이 포함된 입력 영상을 입력받는 영상부, 상기 표적에 대하여 발포하는 무장부, 및 상기 입력 영상에서 표적을 검출하고 상기 표적에 대한 발포 지령을 상기 무장부로 보내는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부가,
    외부로 작동력을 공급하는 것으로 마찰력을 받는 구동부;
    검출된 상기 구동부의 출력 속도와 입력 속도의 차이에 의한 오차 신호를 생성하는 오차 신호 생성부;
    상기 오차 신호를 입력받아 상기 구동부를 제어하는 제어 신호를 생성하는 제어기; 및
    상기 구동부의 출력을 감지하여 상기 마찰력을 보상할 수 있도록 하는 보상 신호를 생성하여 상기 제어기로 입력하는 마찰 보상기를 구비하는 무장 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구동부로부터 속도 출력이 출력되고,
    상기 출력 속도가 상기 속도 출력에 외부로부터 입력되는 외란을 포함하는
    무장 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보상 신호에 의하여 상기 제어기의 제어 이득이 설정되는 무장 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어기가 비례 제어기, 적분 제어기, 및 미분 제어기 중의 적어도 하나 이상의 조합에 의하여 형성되는 무장 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 보상 신호에 의하여 상기 비례 제어기의 비례 이득, 상기 적분 제어기의 적분 이득, 및 상기 미분 제어기의 미분 이득이 설정되는 무장 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 속도 출력이 설정된 기준 속도보다 크거나 같은 경우에는 상기 제어 이득이 설정된 기준 이득으로 설정되고,
    상기 속도 출력이 설정된 기준 속도보다 작은 경우에는 상기 제어 이득이 상기 속도 출력에 선형적으로 반비례하도록 설정되는 무장 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 속도 출력이 설정된 기준 속도보다 작은 경우에, 상기 제어 이득이 -(설정된 최대 이득 - 상기 기준 이득)/상기 기준 속도의 기울기를 갖는 관계에 의하여 설정되는 무장 시스템.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 구동부가,
    상기 제어 신호를 입력받아 구동 신호를 생성하는 서보 앰프, 및
    상기 구동 신호에 의하여 구동되어 정방향 또는 역방향으로 회전하는 모터를 구비하는 무장 시스템.
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