KR20130082327A

KR20130082327A - Apparatus and method for controling vibration in object having acceleration sensor

Info

Publication number: KR20130082327A
Application number: KR1020120003473A
Authority: KR
Inventors: 유준; 김태연; 정하형; 김충일
Original assignee: 충남대학교산학협력단
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2013-07-19

Abstract

본 발명은 오브젝트의 움직임에 따라 가속도 센서에서 출력되는 신호를 기본 주파수로 분해/환원하는 과정과, 상기 각 주파수 별 진폭의 크기를 분석하는 주파수 분석을 수행하는 과정과, 상기 주파수 분석 수행 결과를 통해 차단 주파수를 결정하고, 상기 차단 주파수를 제외한 모든 주파수를 통과시키는 과정과, 상기 가속도 센서의 회전각을 추출하여 통과된 각 주파수 별 관계로 좌표 변환을 수행하는 과정과, 상기 오브젝트의 각속도를 측정하는 자이로 센서에서 출력되는 신호를 상기 각 주파수 별 좌표 변환된 가속도 센서 신호를 통해 보정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.According to the present invention, a process of decomposing / reducing a signal output from an acceleration sensor according to a movement of an object to a fundamental frequency, performing a frequency analysis for analyzing the amplitude of each frequency, and performing the frequency analysis result Determining a cutoff frequency, passing all frequencies except the cutoff frequency, extracting a rotation angle of the acceleration sensor, and performing coordinate transformation based on each frequency passed; and measuring an angular velocity of the object. And correcting the signal output from the gyro sensor through the acceleration sensor signal coordinate-converted for each frequency.

Description

A method and apparatus for controlling vibration of an object with an acceleration sensor {APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLING VIBRATION IN OBJECT HAVING ACCELERATION SENSOR}

본 발명은 무인 항공기 및 이동로봇 등의 무선 무인 운행체에서 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 가속도계 및 자이로 센서를 이용한 자세측정 기술에서 상기 무인 운행체의 진동 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration control method and apparatus of the unmanned vehicle in a posture measurement technology using a MEMS (Micro Electro Mechanical System) accelerometer and a gyro sensor in a wireless unmanned vehicle such as an unmanned aerial vehicle and a mobile robot.

자세 측정 센서는 항공기나 인공위성, 선박, 자동차, 로봇뿐만 아니라 여러 가지 산업 분야에서 많이 쓰이고 있는 센서이다. 즉, 중력 방향에 대하여 현재의 자세가 어떤 각도를 이루고 있는 지를 알려주는 센서로서, 여러 가지 방식의 센서가 있다. Attitude sensors are used in aircraft, satellites, ships, automobiles, robots, and many other industries. In other words, there are various types of sensors as a sensor for indicating the angle of the current posture with respect to the direction of gravity.

통상의 자세 측정 센서는 가속도계 및 자이로 센서를 사용하여 가속도와 각속도를 측정하고, 이 데이터를 소프트웨어 알고리즘을 이용 계산 처리하여 자세는 얻는 방식이다. 이러한 방식은 적분 방식이라, 장기간 사용 시 오차의 누적으로 인하여 정확도가 크게 떨어질 뿐만 아니라, 자세측정 정밀도를 위해서는 운행체의 움직임에 따라 가속도계의 순간적으로 발생하는 연속적인 동적 가속도에 대한 고려가 필요하다.A conventional posture measuring sensor uses an accelerometer and a gyro sensor to measure acceleration and angular velocity, and calculates the data using a software algorithm to obtain a posture. Since this method is an integral method, the accuracy is greatly reduced due to the accumulation of errors in long-term use, and the attitude measurement accuracy requires consideration of the continuous dynamic acceleration occurring momentarily of the accelerometer according to the movement of the vehicle.

따라서 본 발명은 무인 항공기 및 이동로봇 등의 무선 무인 운행체에서 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 가속도계 및 자이로 센서를 이용한 자세측정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 무인 운행체의 움직임에 따라 발생하는 변동되는 진동에 의해 발생하는 가속도계 신호의 동적 가속도를 분리하기 위하여 주파수 분석을 수행하고, 상기 주파수 분석을 통해 차단 주파수를 결정하여 대역저지 필터에서 필터링함으로써 가속도계 신호가 자이로 센서와 융합되어 자세 추정 정확도를 향상시킴으로써 각 축으로 발생 가능한 가속도 성분의 영향을 배제할 수 있어 정확한 자세변화를 측정할 수 있고, 적응형 대역저지 필터를 이용하여 주파수가 변동되는 특성을 지닌 가속도계 신호의 진동을 감쇠하여 MEMS 가속도계 및 자이로 센서를 이용한 자세측정 수행의 정밀도를 향상시키는 가속도 센서가 구비된 오브젝트의 진동 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.Therefore, the present invention relates to a posture measurement using a MEMS (Micro Electro Mechanical System) accelerometer and a gyro sensor in a wireless unmanned vehicle such as an unmanned aerial vehicle and a mobile robot, and more particularly, fluctuations caused by the movement of the unmanned vehicle. The frequency analysis is performed to separate the dynamic acceleration of the accelerometer signal generated by the vibration, and the cutoff frequency is determined through the frequency analysis and filtered by the bandstop filter to improve the attitude estimation accuracy by fusion with the gyro sensor. By eliminating the influence of the acceleration component that can occur on each axis, it is possible to measure accurate posture change, and by using the adaptive bandstop filter to attenuate the vibration of the accelerometer signal having the characteristic of changing frequency, MEMS accelerometer and gyro Of performing posture measurement using sensors The present invention relates to a vibration control method and apparatus for an object provided with an acceleration sensor for improving accuracy.

본 발명의 일 견지에 따르면, 가속도 센서가 구비된 오브젝트의 진동 제어 방법에 있어서, 오브젝트의 움직임에 따라 가속도 센서에서 출력되는 신호를 기본 주파수로 분해/환원하는 과정과, 상기 각 주파수 별 진폭의 크기를 분석하는 주파수 분석을 수행하는 과정과, 상기 주파수 분석 수행 결과를 통해 차단 주파수를 결정하고, 상기 차단 주파수를 제외한 모든 주파수를 통과시키는 과정과, 상기 가속도 센서의 회전각을 추출하여 통과된 각 주파수 별 관계로 좌표 변환을 수행하는 과정과, 상기 오브젝트의 각속도를 측정하는 자이로 센서에서 출력되는 신호를 상기 각 주파수 별 좌표 변환된 가속도 센서 신호를 통해 보정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.According to one aspect of the invention, in the vibration control method of the object with an acceleration sensor, the process of decomposing / reducing the signal output from the acceleration sensor to the fundamental frequency according to the movement of the object, and the magnitude of the amplitude for each frequency A process of performing a frequency analysis to analyze the; and a process of determining the cut-off frequency through the result of the frequency analysis, passing all frequencies except the cut-off frequency, each frequency passed by extracting the rotation angle of the acceleration sensor And a process of performing coordinate transformation in a star relationship, and correcting a signal output from a gyro sensor measuring the angular velocity of the object through the acceleration sensor signal coordinate-converted for each frequency.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 가속도 센서가 구비된 오브젝트의 진동 제어 장치에 있어서, 오브젝트의 가속도를 측정하는 가속도 센서부와, 상기 오브젝트의 각속도를 측정하는 자이로 센서부와, 상기 가속도 센서부에서 출력되는 신호를 기본 주파수로 분해/환원하여 각 주파수 별 진폭의 크기를 분석하는 주파수 분석부와, 특정 주파수를 제외한 모든 주파수를 통과시키는 대역저지 필터부와, 상기 가속도 센서부의 회전각 및 통과된 주파수 별 관계로 좌표 변환을 수행하는 자세 변환부 및 상기 가속도 센서부로부터 출력된 신호를 주파수 분석하여 차단 주파수를 결정하도록 제어하고, 상기 결정된 차단 주파수를 제외한 모든 주파수가 필터링 되도록 제어하여 가속도 센서의 회전각과의 주파수 별 관계로 좌표 변환을 수행하고, 상기 자이로 센서부로부터 출력되는 신호와 상기 좌표 변환된 가속도 센서 신호를 통해 보정되도록 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.According to another aspect of the invention, in the vibration control apparatus of the object with an acceleration sensor, the acceleration sensor unit for measuring the acceleration of the object, the gyro sensor unit for measuring the angular velocity of the object, and outputs from the acceleration sensor unit A frequency analyzer for analyzing the amplitude of each frequency by resolving / reducing the signal to a fundamental frequency, a band stop filter for passing all frequencies except a specific frequency, and a rotation angle of the acceleration sensor unit for each passed frequency. The position transformation unit performing coordinate transformation with respect to the coordinates and the signal output from the acceleration sensor unit to control the frequency to determine the cutoff frequency, and to control all frequencies except the determined cutoff frequency to filter the rotation angle of the acceleration sensor Perform coordinate transformation in relation to frequency, and the gyro sensor The signal and the coordinate-converted signal output from the acceleration sensor is characterized in that it comprises a control unit for controlling such that correction through.

본 발명은 주파수 분석을 통해 차단 주파수를 결정하여 대역저지 필터에서 필터링함으로써 상기 대역저지 필터를 통해 통과된 가속도계 신호가 자이로 센서와 융합되어 자세 추정 정확도를 향상시킴으로써 각 축으로 발생 가능한 가속도 성분의 영향을 배제할 수 있어 정확한 자세변화를 측정할 수 있고, 적응형 대역저지 필터를 이용하여 주파수가 변동되는 특성을 지닌 가속도계 신호의 진동을 감쇠하여 MEMS 가속도계 및 자이로 센서를 이용한 자세측정 수행의 정밀도를 향상시키는 기술을 제공하고자 한다.According to the present invention, the cutoff frequency is determined through frequency analysis and filtered by a bandstop filter, and the accelerometer signal passed through the bandstop filter is fused with a gyro sensor to improve the attitude estimation accuracy. It is possible to exclude accurate measurement of posture change and to improve the precision of performing posture measurement using MEMS accelerometer and gyro sensor by attenuating vibration of accelerometer signal with frequency fluctuation using adaptive bandstop filter. To provide technology.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가속도 센서가 구비된 오브젝트의 진동 제어 방법에 관한 전체 흐름도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가속도 센서가 구비된 오브젝트의 진동 제어 장치에 관한 상세 블록도.1 is a flowchart illustrating a method of controlling vibration of an object equipped with an acceleration sensor according to an exemplary embodiment.
2 is a detailed block diagram of an apparatus for controlling vibration of an object provided with an acceleration sensor according to an exemplary embodiment.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be appreciated that those skilled in the art will readily observe that certain changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. To those of ordinary skill in the art.

본 발명은 무인 항공기 및 이동로봇 등의 무선 무인 운행체에서 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 가속도계 및 자이로 센서를 이용한 자세측정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 무인 운행체의 움직임에 따라 발생하는 변동되는 진동에 의해 발생하는 가속도계 신호의 동적 가속도를 분리하기 위하여 주파수 분석을 수행하고, 상기 주파수 분석을 통해 차단 주파수를 결정하여 대역저지 필터에서 필터링함으로써 상기 대역저지 필터를 통해 통과된 가속도계 신호가 자이로 센서와 융합되어 자세 추정 정확도를 향상시킴으로써 각 축으로 발생 가능한 가속도 성분의 영향을 배제할 수 있어 정확한 자세변화를 측정할 수 있고, 적응형 대역저지 필터를 이용하여 주파수가 변동되는 특성을 지닌 가속도계 신호의 진동을 감쇠하여 MEMS 가속도계 및 자이로 센서를 이용한 자세측정 수행의 정밀도를 향상시키는 기술을 제공하고자 한다.
The present invention relates to a posture measurement using a MEMS (Micro Electro Mechanical System) accelerometer and a gyro sensor in a wireless unmanned vehicle such as an unmanned aerial vehicle and a mobile robot. In order to separate the dynamic acceleration of the accelerometer signal generated by the vibration, frequency analysis is performed, and the cutoff frequency is determined through the frequency analysis and filtered by the band stop filter, so that the accelerometer signal passed through the band stop filter is separated from the gyro sensor. By improving the accuracy of attitude estimation by fusion, it is possible to eliminate the influence of acceleration components that can occur on each axis, so that accurate attitude change can be measured, and the vibration of the accelerometer signal whose frequency is changed by using the adaptive bandstop filter. MEMS Accelerometer and Gyro Sensor To provide a technique for improving the precision of performing the posture measurement using.

그리고 이하 설명되는 오브젝트는 본 발명을 설명하는 데 있어서, 그 설명의 편의를 위해 무인 항공기 및 이동로봇과 같은 움직임 대상을 대표하는 용어이나 이에 국한되지 않음은 자명할 것이다.
In the following description, the objects described below will be understood to include, but are not limited to, terms representing moving objects such as an unmanned aerial vehicle and a mobile robot, for the convenience of description.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가속도 센서가 구비된 오브젝트의 진동 제어 방법에 관해 도 1을 참조하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, a vibration control method of an object provided with an acceleration sensor according to an exemplary embodiment will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가속도 센서가 구비된 오브젝트의 진동 제어 방법에 관한 전체 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of controlling vibration of an object equipped with an acceleration sensor according to an exemplary embodiment.

도 1을 참조하면, 먼저 110 과정에서 오브젝트의 구동이 요구되면, 112 과정에서는 상기 오브젝트의 움직임에 따라 가속도를 측정하는 가속도 센서에 출력되는 신호를 기본 주파수로 분해/환원한다. 즉, 시간영역을 주파수 영역으로 변환하여 114 과정에서 각 주파수별 진폭의 크기를 분석하여 주파수 분석을 수행한다.Referring to FIG. 1, when driving of an object is requested in step 110, in step 112, a signal output to an acceleration sensor that measures acceleration according to the movement of the object is decomposed / reduced to a fundamental frequency. That is, frequency analysis is performed by converting the time domain into the frequency domain and analyzing the amplitude of each frequency in step 114.

이때, 상기 주파수 분석은 오브젝트의 움직임에 따라 진동 변동에 의해 발생하는 가속도 센서의 신호에서 동적 가속도를 분리하기 위하여 수행되는 것으로 이러한 동작은 상기 가속도 센서에서 출력되는 신호를 주파수 영역에서 분석하기 위해 이산 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FET)를 적용하여 상기 가속도 센서에서 출력되는 신호의 주파수 영역에 대한 분포 및 크기를 확인하고 상기 확인된 결과를 통해 상기 가속도 센서의 출력 신호에서 차단 대상이 되는 진동 주파수 대역을 결정하여 수행된다.In this case, the frequency analysis is performed to separate the dynamic acceleration from the signal of the acceleration sensor generated by the vibration change according to the movement of the object. This operation is performed by discrete high speed to analyze the signal output from the acceleration sensor in the frequency domain. Applying a Fourier Transform (FET) to check the distribution and magnitude of the frequency domain of the signal output from the acceleration sensor, and the vibration frequency band to be cut off in the output signal of the acceleration sensor based on the confirmed result Is determined by

이후, 116 과정에서 114 과정에서의 주파수 분석 결과를 통해 차단 주파수를 결정 여부를 체크하고, 상기 차단 주파수가 결정된 경우 118 과정으로 이동하여 상기 결정된 차단 주파수를 제외한 모든 주파수를 통과시킨다.Thereafter, in step 116, it is checked whether or not the cutoff frequency is determined through the frequency analysis result in step 114. If the cutoff frequency is determined, the process moves to step 118 to pass all frequencies except the determined cutoff frequency.

여기서, 상기 차단 주파수는, 하기의 수학식이 적용된 2차 유한 임펄스 응답 (Infinite Impulse Response, IIR) 필터에서 하기의 <수학식 1>의 계수 ω와 b를 통하여 차단 대상 중심 주파수 및 차단 주파수 폭이 결정된다.Here, the cutoff frequency is determined by the cutoff center frequency and the cutoff frequency width through the coefficients ω and b of the following Equation 1 in a second-order finite impulse response (IIR) filter to which the following equation is applied. do.

그리고 120 과정에서는 상기 가속도 센서의 회전각을 추출하고, 122 과정에서는 상기 추출된 회전각을 상기 118 과정에서 통과된 각 주파수 별 관계로 좌표 변환을 수행한다.In step 120, the rotation angle of the acceleration sensor is extracted, and in step 122, coordinate transformation is performed on the extracted rotation angle in relation to each frequency passed in step 118.

이후 124 과정에서 상기 오브젝트의 각속도를 측정하는 자이로 센서에서 출력되는 신호를 상기 주파수별 좌표 변환된 가속도 센서 신호를 통해 보정을 수행하는 것으로, 통상적으로 자이로 센서의 신호로부터 추출된 회전각(롤/피치)을 가속도계 신호를 이용하여 보정을 수행한다. 즉, 상기 자이로 센서 및 가속도 센서의 두 신호를 융합하여 발산되지 않는 안정된 회전각을 추출하는 목적이고, 이를 융합하는 기술은 가장 대표적인 칼만필터(Kalman Filter)를 이용한다. 상기 칼만필터는 이동 중 인 표적의 탐색 및 추적을 위해 가장 많이 응용된다.Thereafter, in step 124, the signal output from the gyro sensor for measuring the angular velocity of the object is corrected through the acceleration sensor signal coordinated by the frequency, and a rotation angle (roll / pitch) extracted from the signal of the gyro sensor is typically used. Perform calibration using the accelerometer signal. That is, the purpose of extracting a stable rotation angle that is not divergent by fusion of the two signals of the gyro sensor and the acceleration sensor, the most typical technique uses a Kalman Filter (Kalman Filter). The Kalman filter is most applied for the search and tracking of moving targets.

그러나 본 발명의 실시 예에서는 반드시 칼만필터에 국한하지 않고, 여러 종류 예컨대, 확장 필터, Unscented 칼만필터, 파티클 필터 및 상보 필터가 이용될 수 있음을 밝혀두는 바이다. However, embodiments of the present invention are not necessarily limited to the Kalman filter, but it should be understood that various types, for example, an extended filter, an Unscented Kalman filter, a particle filter, and a complementary filter may be used.

상기 자이로 센서에서 출력되는 신호는 해당 자이로 센서로부터 출력되는 신호의 오차를 하기의 자세미분방정식으로부터 유도하여 출력되는 신호이다.The signal output from the gyro sensor is a signal output by inducing the error of the signal output from the gyro sensor from the posture differential equation below.

상기 보정 동작은 회전각 발산이 발생되는 자이로 센서 신호를 제외하고, 상기 가속도 센서에 출력되는 신호에 가중치를 두어 수행된다.The correction operation is performed by weighting a signal output to the acceleration sensor except for a gyro sensor signal in which rotation angle divergence is generated.

그리고 상기 주파수별 좌표 변환된 가속도 센서 신호를 통해 보정되어 출력된 신호는 하기의 <수학식 3>이산적인 연산 수행을 위한 회전각 획득을 위해 자세미분방정식으로 피드백 된다. The signal corrected and output through the coordinate-converted acceleration sensor signal for each frequency is fed back as a posture differential equation in order to obtain a rotation angle for performing Equation 3 below.

이상 본 발명의 일 실시 예에 따른 가속도 센서가 구비된 오브젝트의 진동 제어 방법에 대해 살펴보았다.The vibration control method of the object provided with the acceleration sensor according to an exemplary embodiment of the present invention has been described above.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가속도 센서가 구비된 오브젝트의 진동 제어 장치에 대해 도 2를 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, a vibration control apparatus of an object provided with an acceleration sensor according to an exemplary embodiment will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2를 참조하면, 본 발명이 적용된 가속도 센서가 구비된 오브젝트의 진동 제어 장치(200)는 자이로 센서부(210), 가속도 센서부(212), 주파수 분석부(214), 대역저지 필터부(216), 자세 변환부(218), 제어부(220) 및 오차 보정부(222)를 포함한다.2, the vibration control apparatus 200 of an object equipped with an acceleration sensor according to the present invention includes a gyro sensor unit 210, an acceleration sensor unit 212, a frequency analyzer 214, and a bandstop filter unit ( 216, an attitude converter 218, a controller 220, and an error corrector 222.

상기 가속도 센서부(212)는 오브젝트의 가속도를 측정한다. The acceleration sensor unit 212 measures the acceleration of the object.

상기 자이로 센서부(210)는 상기 오브젝트의 각속도를 측정한다.The gyro sensor unit 210 measures the angular velocity of the object.

상기 주파수 분석부(214)는 가속도 센서부(212)에서 출력되는 신호를 기본 주파수로 분해/환원하여 각 주파수 별 진폭의 크기 분석을 수행하는 것으로, 상기 오브젝트의 움직임에 따라 진동 변동에 의해 발생하는 가속도 센서부(212)의 센싱 신호에서 동적 가속도를 분리하기 위하여 동작된다.The frequency analyzer 214 decomposes / reduces the signal output from the acceleration sensor unit 212 to a fundamental frequency to perform amplitude analysis of each frequency, which is generated by vibration variation according to the movement of the object. It is operated to separate the dynamic acceleration from the sensing signal of the acceleration sensor unit 212.

이때, 상기 주파수 분석 수행은, 상기 가속도 센서부(212)에서 출력되는 신호를 주파수 영역에서 분석하기 위해 이산 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FET)를 적용하여 상기 가속도 센서에서 출력되는 신호의 주파수 영역에 대한 분포 및 크기를 확인하고 상기 확인된 결과를 통해 상기 가속도 센서부(212)의 출력 신호에서 차단 대상이 되는 진동 주파수 대역을 결정하여 수행된다.In this case, the frequency analysis is performed, by applying a discrete fast Fourier transform (FET) to analyze the signal output from the acceleration sensor unit 212 in the frequency domain frequency domain of the signal output from the acceleration sensor Checking the distribution and the size of the and is determined by determining the vibration frequency band to be blocked from the output signal of the acceleration sensor unit 212 through the identified result.

상기 대역저지 필터부(216)는 특정 주파수를 제외한 모든 주파수를 통과시키는 것으로, 특정 주파수의 유입만 차단하기 위해 사용된다.The bandstop filter unit 216 passes all frequencies except a specific frequency, and is used to block only an inflow of a specific frequency.

상기 자세 변환부(218)는 가속도 센서부(212)의 회전각 및 통과된 된 주파수 별 관계로 좌표 변환을 수행한다.The posture converting unit 218 performs coordinate transformation in relation to the rotation angle of the acceleration sensor unit 212 and the passed frequencies.

상기 제어부(220)는 가속도 센서부(212)로부터 출력된 신호를 주파수 분석하여 차단 주파수를 결정하도록 제어하고, 상기 결정된 차단 주파수를 제외한 모든 주파수가 통과되도록 제어하여 상기 가속도 센서부(212)의 회전각과의 주파수 별 관계로 좌표 변환을 수행하고, 상기 자이로 센서부(210)로부터 출력되는 신호와 상기 좌표 변환된 가속도 센서부(212)의 센싱 신호를 통해 보정되도록 제어한다.The control unit 220 controls to determine the cutoff frequency by frequency analysis of the signal output from the acceleration sensor unit 212, and controls to pass all frequencies except the determined cutoff frequency to rotate the acceleration sensor unit 212 Coordinate transformation is performed in relation to each frequency with respect to each other, and controlled to be corrected through a signal output from the gyro sensor unit 210 and a sensing signal of the coordinate-converted acceleration sensor unit 212.

그리고 상기 제어부(220)는 가속도 센서부(212)에서 출력되는 신호를 주파수 영역에서 분석하기 위해 이산 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FET)를 적용하여 상기 가속도 센서부(212)에서 출력되는 신호의 주파수 영역에 대한 분포 및 크기를 확인하고, 상기 확인된 결과를 통해 가속도 센서부(212)의 출력 신호에서 차단 대상이 되는 진동 주파수 대역을 결정하도록 제어한다.In addition, the controller 220 applies discrete fast Fourier transform (FET) to analyze the signal output from the acceleration sensor unit 212 in the frequency domain. The distribution and the magnitude of the frequency domain are checked, and the control is performed to determine the vibration frequency band to be cut off from the output signal of the acceleration sensor unit 212 based on the checked result.

또한, 상기 제어부(220)는 자세 변환부(218)에서 주파수 별 좌표 변환된 가속도 센서부(212)의 신호를 통해 보정되어 출력된 신호는 이산적인 연산 수행을 위한 회전각 획득을 위해 피드백되도록 제어한다.In addition, the controller 220 controls the posture converting unit 218 to be corrected through the signal of the acceleration sensor unit 212, which is coordinate-converted for each frequency, so that the output signal is fed back to obtain a rotation angle for performing discrete computation. do.

상기 오차 보정부(222)는 자이로 센서부(210)로부터 출력되는 신호의 오차를 하기의 자세미분방정식으로 유도하여 출력한다.
The error correction unit 222 induces the error of the signal output from the gyro sensor unit 210 by the following differential differential equation and outputs it.

상기와 같이 본 발명에 따른 가속도 센서가 구비된 오브젝트의 진동 제어 방법 및 장치에 관한 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.
As described above, an operation related to a vibration control method and apparatus for an object provided with an acceleration sensor according to the present invention can be made. Meanwhile, in the above description of the present invention, a specific embodiment has been described. It can be carried out without departing. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but by the claims and equivalents of the claims.

210: 자이로 센서부 212: 가속도 센서부
214: 주파수 분석부 216: 대역저지 필터부
218: 자세 변환부 220: 제어부
222: 오차 보정부210: gyro sensor unit 212: acceleration sensor unit
214: frequency analysis unit 216: band stop filter unit
218: posture converting unit 220: control unit
222: error correction unit

Claims

In the vibration control method of the object with an acceleration sensor,
Decomposing / reducing the signal output from the acceleration sensor to the fundamental frequency according to the movement of the object,
Performing a frequency analysis for analyzing the amplitude of each frequency;
Determining a cutoff frequency based on a result of performing the frequency analysis and passing all frequencies except the cutoff frequency;
Extracting the rotation angle of the acceleration sensor and performing coordinate transformation on the basis of each frequency passed;
Compensating the signal output from the gyro sensor for measuring the angular velocity of the object through the acceleration-converted acceleration sensor signal for each frequency, vibration control method of the object equipped with an acceleration sensor.

The method of claim 1, wherein the frequency analysis,
Vibration control method of the object with an acceleration sensor, characterized in that performed to separate the dynamic acceleration from the signal of the acceleration sensor generated by the vibration change in accordance with the movement of the object.

The method of claim 1,
And deriving an error of a signal output from the gyro sensor from a posture differential equation below and outputting the error.

The method of claim 1, wherein performing the frequency analysis comprises:
In order to analyze the signal output from the acceleration sensor in the frequency domain, a discrete fast Fourier transform (FET) is applied to confirm the distribution and magnitude of the frequency domain of the signal output from the acceleration sensor and the result of the check. Vibration control method of the object with an acceleration sensor, characterized in that performed by determining the vibration frequency band to be blocked from the output signal of the acceleration sensor through.

The method of claim 1, wherein the cutoff frequency,
Vibration of an object with an acceleration sensor characterized in that the center frequency and the cutoff frequency width of the cutoff target are determined by the coefficients ω and b of the following formula in the second finite impulse response (IIR) filter to which the following equation is applied. Control method.

2. The method of claim 1,
Excluding the gyro sensor signal generated the rotation angle divergence, the vibration control method of the object with an acceleration sensor, characterized in that the weighted to the signal output to the acceleration sensor.

The method of claim 1,
The accelerometer may further include a step of feeding back a signal corrected through the coordinate-converted acceleration sensor signal for each frequency and fed back into a posture differential equation to obtain a rotation angle for performing a discrete operation as in the following equation. Vibration control method of the provided object.

In the vibration control device of the object provided with an acceleration sensor,
An acceleration sensor unit for measuring acceleration of the object,
Gyro sensor unit for measuring the angular velocity of the object,
A frequency analyzer for analyzing the amplitude of each frequency by decomposing / reducing the signal output from the acceleration sensor unit to a fundamental frequency;
A band stop filter unit for passing all frequencies except a specific frequency;
A posture converting unit configured to perform coordinate transformation based on a rotation angle of the acceleration sensor unit and a passing frequency;
Analyzing the signal output from the acceleration sensor unit to control the frequency to determine the cutoff frequency, and control to filter all frequencies except the determined cutoff frequency to perform coordinate transformation by the frequency-specific relationship with the rotation angle of the acceleration sensor, And a control unit for controlling the signal output from a gyro sensor unit and the coordinate-converted acceleration sensor signal to be corrected.

The method of claim 8, wherein the frequency analyzer,
Vibration control device of the object with an acceleration sensor, characterized in that it is operated to separate the dynamic acceleration from the signal of the acceleration sensor generated by the vibration change in accordance with the movement of the object.

The method of claim 8,
Vibration control device of the object with an acceleration sensor further comprises an error correction unit for outputting the error from the gyro sensor signal output from the posture differential equation below.

The method of claim 8, wherein the control unit,
In order to analyze the signal output from the acceleration sensor unit in the frequency domain, a discrete fast Fourier transform (FET) is applied to check the distribution and magnitude of the frequency domain of the signal output from the acceleration sensor unit. Vibration control method of the object with an acceleration sensor for controlling to determine the vibration frequency band to be blocked from the output signal of the acceleration sensor unit based on the confirmed result.

The method of claim 8, wherein the control unit,
The vibration control method of the object with an acceleration sensor, characterized in that the posture converting unit controls the signal corrected and outputted by the acceleration sensor signal coordinate-converted for each frequency to be fed back to obtain a rotation angle for performing discrete calculations. .