KR20150006273A - 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 관성 센서의 구동 변위를 측정하여 출력하는 변위 측정부; 및 초기 구동 신호를 사용하여 관성 센서를 구동한 후에 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 이용하여 마진값을 변화시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 제어부를 포함하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치 및 그 방법이 제공된다.

Description

관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치 및 그 방법{Adaptive Automatic Gain Control apparatus for Inertial Sensor and method thereof}
본 발명은 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
관성 센서는 일반적으로 맵스(MEMS:Micro Electro Mechanical Systems)구조체에서 공진하는 매스(Mass)가 있고 매스가 공진하는 상태에서 외부에서 각속도 입력이 주어지면 매스의 공진과 회전방향의 직각방향으로 코리올리 힘이 발생하게 되고 발생된 신호를 전기적으로 신호 처리하여 출력한다.
따라서 관성 센서에 동일한 각속도 신호가 인가되더라도 매스의 공진 상태에 따라서 공진이 커지면 코리올리 힘이 크게 발생하고, 공진이 작아지면 코리올리 힘이 작게 발생하여 출력값이 바뀌게 되는 결과가 발생하게 된다.
즉, 관성 센서의 매스 공진의 안정성 정도는 관성 센서의 성능을 결정하는 매우 중요한 요소 중 하나이다.
　그러나 관성 센서의 맵스 구조체는 온도, 습도 등의 외부 환경 변화, 또는 시간이 지날수록 발생할 수 있는 맵스 구조체 자체의 열화와 같은 내부 변화 등으로 인하여 매스의 공진이 초기 설정된 목표값(Target)으로 일정하게 유지되는 것이 아니라 목표값을 벗어난 진폭으로 공진하게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
　따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 일반적으로는 자동이득제어(AGC: Automatic Gain Control)와 같은 장치를 적용한다.
자동이득제어 장치는 센서의 매스가 센서를 구동시키기 위해 설정된 초기 목표값으로 항상 구동할 수 있도록 매스의 공진 이득을 자동으로 조정해 주는 방식이다.
일반적으로 자동이득제어 수행을 위해서는 현재 공진하고 있는 매스의 공진 상태를 판단하고, 판단된 공진 상태와 공진 목표값과 차이를 판단해서 발생한 차이만큼 매스의 공진을 보정해줄 수 있는 이득을 적용하는 방식을 사용한다.
이를 위하여 종래방식은 자동이득제어를 수행함에 있어 목표값을 설정하고 관성 센서의 맵스 구조체의 구동 변위(t)가 설정한 목표값으로 수렴하도록 구동신호(V(t))의 크기를 PID(Proportional Integral Differential) 제어를 통해 조절해 왔다.
이때, 목표값 근처에서 발진하지 않도록 　마진(margin)값을 설정하게 되는데, 이러한 마진값은 자동이득제어의 정확도 및 구동 편차(e(t))에 영향을 준다.
따라서, 자동이득제어의 정확도 및 구동 편차를 줄이기 위해서는 마진값을 작게 설정하는 것이 유리하다.
하지만, 이처럼 마진값을 너무 작게 하면 목표값에 도달하는 시간이 너무 길어지게 되어 관성 센서에 있어서 원하는 응답속도를 얻을 수 없는 문제점이 있다.
이와 달리 마진값을 너무 크게 하면 응답 속도는 빨라지나 자동이득제어의 정확도가 떨어지고, 구동 편차가 크게 된다.
국내공개특허공보 제2007-0054469호 국내공개특허공보 제2008-0090340호 국내공개특허공보 제2011-0126546호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고정된 마진값이 아니라 상황에 맞게 가변되도록 마진값을 제어하여 구동 편차를 최소화할 수 있도록 한 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 응답 시간이 경과한 후의 일정 시간동안에 수집된 구동변위의 관측값을 이용하여 마진값을 설정하도록 하여 응답 속도를 개선한 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면은, 관성 센서의 구동 변위를 측정하여 출력하는 변위 측정부; 및 초기 구동 신호를 사용하여 관성 센서를 구동한 후에 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 이용하여 마진값을 변화시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일측면은 상기 변위 측정부에서 측정한 구동 변위에서 노이즈를 제거하여 노이즈가 제거된 구동 변위를 제어부에 제공하는 저역통과필터를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 제어부는 초기 구동 신호를 사용하여 관성 센서를 구동한 후에 일정시간후에 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 초기 최대 마진값의 범위내에 있으면 마진값을 감소시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 제어부는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 일정 시간후에 구동 편차가 이전 마진값의 범위에 있으면 마진값을 감소시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 제어부는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 일정 시간 후에 구동 편차가 마진값의 범위를 벗어나면 마진값을 증가시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 제어부는 구동편차가 마진값의 범위에 재차 진입하면 구동신호를 유지한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 제어부는 일정 시간 간격으로 타임 아웃 신호를 출력하는 타이머; 이전 마진값에서 가감치를 감산하거나 가산하여 조정된 마진값을 출력하는 마진 연산기; 및 초기 구동 신호를 사용하여 관성 센서를 구동한 후에 상기 타이머에서 타임 아웃 신호가 출력되면 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 초기 최대 마진값의 범위내에 있으면 상기 마진 연산기에 마진값의 감소 요청을 하여 감소 조정된 마진값을 입력받아 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 PID 제어기를 포함한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 PID 제어기는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 타이머에서 타임 아웃 신호가 출력되면 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 구동 편차가 이전 마진값의 범위에 있으면 상기 마진 연산기에 마진값의 감소 요청을 하여 감소 조정된 마진값을 입력받아 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동한다.
또한, 본 발명의 일측면의 제어부는 감소 플래그를 구비하고 있으며, 구동 편차가 이전 마진값의 범위에 있으면 에이블 상태를 유지하고, 구동 편차가 이전 마진값의 범위를 벗어나면 디스에이블 상태를 유지하는 안전기를 더 포함하며, 상기 PID 제어기는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 타이머에서 타임 아웃 신호가 출력되면 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 구동 편차가 마진값의 범위를 벗어나면 상기 안전기를 디스에이블 상태로 변경한 후에 상기 마진 연산기에 마진값의 증가 요청을 하여 증가 조정된 마진값을 입력받아 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 PID 제어기는 타이머에서 타임 아웃 신호가 출력되면 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 구동편차가 마진값의 범위에 재차 진입하면 상기 마진 연산기에 마진값의 감소 요청을 하며, 상기 마진 연산기는 상기 안전기의 상태를 확인하여 디스에이블 상태에 있으면 이전 마진값을 상기 PID 제어기로 출력하고, 상기 PID 제어기는 상기 마진 연산기에서 이전 마진값이 출력되면 구동신호를 유지한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 제어부는 초기 구동 신호를 사용하여 관성 센서를 구동한 후에 일정시간후에 변위 측정부에서 측정한 구동 변위의 다수의 주기별 진폭을 관측값으로 수집하여 파라미터를 산출한 후에 파라미터를 이용하여 마진값을 설정하고, 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위를 벗어나면 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 제어부는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 일정시간후에 변위 측정부에서 측정한 구동 변위의 다수의 주기별 진폭을 관측값으로 수집하여 파라미터를 산출한 후에 파라미터를 이용하여 마진값을 설정하고, 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위를 벗어나면 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 제어부는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 일정 시간 후에 일정시간후에 변위 측정부에서 측정한 구동 변위의 다수의 주기별 진폭을 관측값으로 수집하여 파라미터를 산출한 후에 파라미터를 이용하여 마진값을 설정하고, 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위 내에 있으면 구동 신호를 유지한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 파라미터는 관측값의 평균, 관측값의 편차, 관측값의 편차 최대값, 관측값의 분산 및 관측값의 표준편차중 적어도 하나이다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 제어부는 변위 측정부에서 측정한 구동 변위의 다수의 주기별 진폭을 관측값으로 수집하는 수집기; 상기 수집기에서 수집한 관측값을 이용하여 파라미터를 산출하는 파라미터 산출기; 상기 파라미터 산출기에서 산출한 파라미터를 이용하여 마진값을 설정하는 마진 산출기; 및 초기 구동 신호를 사용하여 관성 센서를 구동한 후에 상기 수집기와 파라미터 산출기 그리고 마진 산출기를 이용하여 마진값을 설정하고, 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위를 벗어나면 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 PID 제어기를 포함한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 PID 제어기는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 상기 수집기와 파라미터 산출기 그리고 마진 산출기를 이용하여 마진값을 설정하고, 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위를 벗어나면 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동한다.
또한, 본 발명의 일측면의 상기 PID 제어기는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 상기 수집기와 파라미터 산출기 그리고 마진 산출기를 이용하여 마진값을 설정하고, 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위 내에 있으면 구동 신호를 유지하여 관성 센서를 구동한다.
한편, 본 발명의 다른 측면은 (A)제어부가 초기 구동신호를 사용하여 관성 센서를 구동하는 단계; (B)변위 측정부가 일정 시간후에 관성 센서의 구동 변위를 측정하여 출력하는 단계; 및 (C) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 이용하여 마진값을 변화시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 (B) 단계 이후에, (D) 저역통과필터가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위에서 노이즈를 제거하여 노이즈가 제거된 구동 변위를 제어부에 제공하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (C) 단계는 (C-1) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출하는 단계; 및 (C-2) 제어부가 산출된 구동 편차가 초기 최대 마진값의 범위내에 있으면 마진값을 감소시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 (E) 제어부가 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동하는 단계; (F) 변위 측정부가 일정 시간후에 관성 센서의 구동 변위를 측정하여 출력하는 단계; (G) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출하는 단계; 및 (H) 제어부가 산출된 구동 편차가 이전 마진값의 범위내에 있으면 마진값을 감소시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 (I) 상기 (G) 단계에서 산출된 구동 편차가 이전 마진값의 범위를 벗어나면 마진값을 증가시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 (J) 제어부가 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동하는 단계; (K) 변위 측정부가 일정 시간후에 관성 센서의 구동 변위를 측정하여 출력하는 단계; (L) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출하는 단계; 및 (M) 상기 제어부는 구동편차가 마진값의 범위에 재차 진입하면 구동신호를 유지하여 관성 센서를 구동하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (C) 단계는 (C-1) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위의 다수의 주기별 진폭을 관측값으로 수집하여 파라미터를 산출한 후에 파라미터를 이용하여 마진값을 설정하는 단계; 및 (C-2) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위를 벗어나면 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 (N) 제어부가 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동하는 단계; (O) 변위 측정부가 일정시간후에 구동 변위를 측정하여 출력하는 단계; (P) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위의 다수의 주기별 진폭을 관측값으로 수집하여 파라미터를 산출한 후에 파라미터를 이용하여 마진값을 설정하는 단계; (Q) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출하는 단계; 및 (R) 제어부가 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위를 벗어나면 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 (S) 제어부가 상기 (Q) 단계에서 산출한 구동 편차가 설정된 마진값의 범위 내에 있으면 구동 신호를 유지하여 관성 센서를 구동하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 파라미터는 관측값의 평균, 관측값의 편차, 관측값의 편차 최대값, 관측값의 분산 및 관측값의 표준편차중 적어도 하나이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 자동이득제어 동작 시에 고정된 마진값을 사용하는 것이 아니라 상황 변화에 따라 마진값을 변경하여 자동이득제어의 구동 편차를 최소화하여 보다 정밀한 제어를 할 수 있다.
그 결과, 이러한 정밀한 자동이득제어 동작으로 인해 관성 센서의 구동 편차를 줄여서 센서의 정확도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 통계적인 접근 방법을 통해 마진값을 빠르게 구하여 자동이득제어의 구동 편차를 최소화하여 보다 정밀한 제어가 가능하도록 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 자동이득제어의 락 타임(Lock Time)을 최소화하여 연산량과 전력 소모를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 정밀한 자동이득제어 동작으로 인해 관성 센서의 구동 편차를 줄여서 센서의 정확도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치의 구성도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 도 1의 제어부의 상세 구동도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동이득제어 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 이용되는 구동 변위 그래프를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 1의 제어부의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동이득제어 방법의 흐름도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 관성 센서(1)의 적응형 자동이득제어 장치(2)는 변위 측정부(10)와, 저역통과필터(20) 그리고 제어부(30)를 구비하고 있다.
이와 같은 구성에서 상기 관성 센서(1)는 자이로 센서일 수 있다.
그리고, 변위 측정부(10)는 관성 센서(1)에서 공진하고 있는 매스의 움직이는 구동 변위를 측정한다.
이 구동 변위는 외부환경 변화와 특성 열화에 상관없이 일정하게 만드는 것이 자동이득제어이다. 따라서 이 구동 변위는 제어부(30)의 입력값으로 사용된다.
다음으로, 저역통과필터(20)는 변위 측정부(10)에서 측정된 구동 변위에 포함된 관성 센서의 구조체인 매스의 노이즈와 회로 노이즈 성분이 제거하여 출력한다.
이처럼 노이즈를 제거하기 위해 저역통과필터(20)는 차단 주파수(Cutoff Frequency)가 관성 센서의 구조체인 매스의 공진주파수 보다 작고 직류 전압에 가까울 필요가 있다.
이와 같은 저역통과필터(20)에 의해 노이즈가 필터링된 순수한 구동 변위 데이터는 제어부(30)로 입력된다.
한편, 제어부(30)는 고정된 마진값을 사용하여 자동이득제어를 수행하는 것이 아니라 마진값을 가변하면서 자동이득제어 동작을 수행한다.
이를 위하여 제어부(30)는 초기 마진 최대값(margin_max)에서 초기 구동 신호를 관성 센서에 인가하여 변위 측정부(10)에서 구동 변위를 입력받는다.
그리고, 제어부(30)는 목표값에서 구동 변위를 감산하여 구동 편차를 산출하고, 산출된 구동 편차가 마진값의 범위내에 있으며 마진값을 감소시키고 그에 따라 구동 신호의 크기도 감소시킨다.
상기 제어부(30)는 크기가 감소된 구동신호를 사용하여 자동이득제어를 계속하게 되며, 이후에 변위 측정부(10)에서 구동 변위를 입력받는다.
그리고, 제어부(30)는 재차 목표값에서 구동 변위를 감산하여 구동 편차를 산출하고, 산출된 구동 편차가 마진값의 범위내에 있으며 마진값을 감소시키고 그에 따라 구동 신호의 크기도 감소시키며, 위에서 설명한 과정을 반복한다.
이와 달리 제어부(30)는 산출된 구동편차가 마진값의 범위를 벗어나면 마진값을 증가시키고 그에 따라 구동신호의 크기를 증가시키며, 산출된 구동 편차가 마진값의 범위 내에 도달달 때까지 위에서 설명한 과정을 반복한다.
이를 좀더 구체적으로 설명하면, 제어부(30)는 초기 마진 최대값(margin_max)에서 초기 구동 신호를 관성 센서에 인가하여 변위 측정부(10)에서 구동 변위를 입력받는다.
그리고, 제어부(30)는 이와 같은 자동이득제어 동작이 안정적으로 일정 시간 동안 지속되면, 목표값에서 구동 변위를 감산하여 구동 편차를 산출하며, 산출된 구동편차가 초기 마진 최대값의 범위내에 있으면 마진값을 초기 마진 최대값에서 가감치(△)만큼 줄여서 다시 자동이득제어 동작을 지속한다. 여기에서, 가감치(△)는 초기 마진 최대값의 5%~60%의 범위내의 어느 값을 채택할 수 있으며 바람직하게는 10~30%의 범위내에서 어느 하나의 값을 사용할 수 있다. 이때, 제어부(30)는 구동 신호의 크기도 일정 크기로 감소시킨다.
그리고, 제어부(30)는 이와 같은 자동이득제어 동작이 안정적으로 일정 시간 동안 지속되면, 목표값에서 구동 변위를 감산하여 구동 편차를 재차 산출하며, 산출된 구동편차가 이전 마진값의 범위내에 있으면 마진값을 이전 마진값에서 가감치(△)만큼 다시 줄여서 다시 자동이득제어 동작을 지속한다. 이때에도, 제어부(30)는 구동 신호의 크기도 일정 크기로 감소시킨다.
이처럼 제어부(30)가 이와 같은 방식으로 자동이득제어 동작을 반복하면 마진값이 줄어들게 되고, 그에 따라 자동이득제어의 구동 편차도 최소화가 된다.　
이러한 동작을 제어부(30)는 목표값에서 구동변위를 감산하여 얻은 구동 편차가 마진값보다 커질때까지 반복한다.
즉, 제어부(30)가 마진값을 계속 줄이다 보면, 어느 시점부터는 구동 편차가 마진값의 범위 내에서 동작하지 못하고 마진값을 벗어나는 경우가 발생하게 된다.
이후에, 제어부(30)는 구동편차가 마진값보다 커지게 되면 이전 마진값에 가감치(△)를 가산하여 마진값을 증가시킨 후에 다시 자동이득제어 동작을 지속한다. 이때에는, 제어부(30)는 구동 신호의 크기를 일정 크기로 증가시킨다.
이처럼 제어부(30)가 이와 같은 방식으로 자동이득제어 동작을 반복하면 마진값이 증가되며, 이에 따라 구동편차가 마진값의 범위내에 다시 포함되게 된다.
이때에 안정 장치가 없으면 제어부(30)는 마진값을 감소시키는 동작(Margin(t)-△)과 증가시키는 동작(Margin(t)+△)을 반복하면서 발진하게 하게된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 제어부(30)는 감소 플래그 (decrease_flag)를 구비하여, 더 이상 마진값을 줄이면 자동이득제어 동작이 안정적으로 동작하지 못한다고 판단되면 감소 플래그를 디스에이블시켜, 즉 감소 플래그(decrease_flag)를 0으로 하여 마진값을 감소시키지 못하도록 한다.
그 결과, 제어부(30)는 마진값을 감소시키는 동작(Margin(t)-△)과 증가시키는 동작(Margin(t)+△)을 반복하지 않게 되어 발진을 방지하게 된다.
한편, 이와 같은 동작을 수행하는 제어부(30)의 구체적인 구성이 도 2에 도시되어 있으며, 이를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 제1 실시예에 따른 도 1의 제어부의 상세 구동도이다.
도 2를 참조하면, 도 1의 제어부는 타이머(31)와, 마진 연산기(32)와, 안전기(33) 및 PID 제어기(34)를 포함한다.
상기 타이머(31)는 PID 제어기(34)의 제어에 의해 동작을 시작하며, 일정 시간 간격으로 타임 아웃 시간을 PID 제어기(34)로 출력하여 마진값을 가감치(△)만큼 줄이거나 늘리도록 한다.
그리고, 마진 연산기(32)는 PID 제어기(34)의 제어에 의해 동작을 시작하며 PID 제어기(34)가 구동 편차(e(t))가 마진값(margin(t)) 범위 내에서 안정적으로 동작하는지를 모니터링하여, 구동 편차가 마진값 범위내에서 안정적으로 동작하여 마진값 감소 연산을 요청하면, 마진값을 가감치(△)만큼 줄여서 감소된 마진값을 PID 제어기(34)로 제공한다.
이때, 마진 연산기(32)가 최초로 사용하는 마진값은 초기 마진 최대값(margin_max)이다. 물론, 이때 마진 연산기(32)는 안전기(33)의 상태를 확인하여 감소 플래그가 에이블 상태에 있을 때 이와 같은 동작을 수행한다.
이와 달리, 마진 연산기(32)는 안전기(33)의 감소 플래그가 디스에이블되어 있으면 마진값을 감소시키는 동작을 수행하지 않는다.
한편, 마진 연산기(32)는 PID 제어기(34)가 구동 편차가 마진값(margin(t)) 범위 내에서 안정적으로 동작하는지를 모니터링하여, 구동 편차가 마진값 범위를 벗어나서 마진값 증가 연산을 요청하면, 마진값을 가감치(△)만큼 늘여서 증가된 마진값을 PID 제어기(34)로 제공한다.
다음으로, 안전기(33)는 감소 플래그 (decrease_flag)를 구비하고 있으며, 초기에는 감소 플래그를 PID 제어기(34)의 제어에 의해 에이블 상태로 유지하고 있다.
그리고, 안전기(33)는 이와 같은 상태에 있다가 PID 제어기(34)가 구동 편차가 마진값(margin(t)) 범위 내에서 안정적으로 동작하는지를 모니터링하여, 구동 편차가 마진값 범위를 벗어나면 상태 변경을 요청하게 되는데, 이에 따라 상태를 디스에이블로 변경한다.
이처럼 안전기(33)가 감소 플래그의 상태를 디스에이블로 변경하면 마진 연산기(32)에서 마진값의 추가적인 감소가 발생하지 않는다.
이와 같은 안전기(33)의 동작이 필요한 이유는 PID 제어기(34)가 마진값을 계속 줄이면서 자동이득제어를 수행하다 보면 어느 시점부터는 구동 편차가 마진값의 범위 내에서 동작하지 못하고 마진값을 벗어나게 되고, 이 경우에는 가감치(△)만큼 마진값을 증가시켜 자동이득제어 동작을 지속하는데, 이때에 마진값을 재차 감소시키는 동작을 수행하게 되면 마진값을 감소시키는 동작(Margin(t)-△)과 증가시키는 동작(Margin(t)+△)을 반복하게 되어 발진하기 때문에 이를 방지하기 위한 것이다.
다음으로, PID 제어기(34)는 타이머(31)와, 마진 연산기(32) 및 안전기(33)를 제어하여 고정된 마진값을 사용하는 것이 아니라 초기 마진 최대값에서 자동이득제어 동작을 시작하여 마진값을 감소시키거나 증가시키면서 자동이득제어 동작을 수행한다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 제어부의 동작을 상세히 살펴보면 다음과 같다.
상기 PID 제어기(34)는 자동이득제어 동작이 시작되면, 구동 변위 목표값을 설정하고, 마진값을 초기 마진 최대값으로 설정하며, 안전기(33)의 감소 플래그를 에이블 상태로 설정한다.
그리고, PID 제어기(34)는 초기 구동 신호(Vint)를 출력하여 관성 센서(1)를 구동하며, 이후에 변위 측정부(20)에서 출력되는 구동 변위를 입력받아 자동이득제어 동작을 지속한다.
이때, PID 제어기(34)는 초기 마진 최대값(margin_max)으로 설정된 마진값에서 자동이득제어 동작을 시작한다.
한편, 자동이득제어동작이 시작되면 PID 제어기(34)는 타이머(31)에서 타임 아웃 신호가 출력되면 변위 측정부(20)에서 측정한 구동 변위를 입력받아 목표값에서 입력받은 구동 변위를 감산하여 구동 편차를 산출하며, 구동 편차가 마진값(margin(t)) 범위 내에서 안정적으로 동작하는지를 모니터링하며, 구동 편차가 마진값 범위내에서 일정시간 동안 안정적으로 동작하면 마진 연산기(32)에 마진값 감소 연산을 요청한다.
그러면, 마진 연산기(32)는 PID 제어기(34)에서 마진 감소 연산을 요청받으면, 초기 마진 최대값에서 가감치(△)만큼 줄여서 감소된 마진값을 PID 제어기(34)로 제공한다.
그러면, PID 제어기(34)는 감소된 마진값을 사용하여 자동이득제어 동작을 지속한다. 이때, PID 제어기(34)는 구동신호의 크기를 감소시켜 출력한다.
이처럼, PID 제어기(34)가 마진 연산기(32)에 의해 계속 줄어든 마진값을 사용하여 자동이득제어를 수행하다보면, 어느 시점부터는 구동 편차가 마진값(margin(t)) 범위 내에서 동작하지 못하고 마진값을 벗어나는 경우가 발생한다.
그 경우에 PID 제어기(34)는 마진 연산기(32)에 마진값 증가 연산을 요청한다.
그러면, 마진 연산기(32)는 마진값을 가감치(△)만큼 늘여서 증가된 마진값을 PID 제어기(34)로 제공한다.
이때, PID 제어기(34)는 안전기(33)의 감소 플래그 (decrease_flag)를 디스에이블 상태로 변경하여 마진 연산기(32)에서 마진값의 추가적인 감소가 발생하지 않도록 한다.
이에 따라, PID 제어기(34)는 증가된 마진값을 사용하여 자동이득제어를 계속수행한다. 이때, PID 제어기(34)는 구동 신호의 크기를 증가시킨다.
한편, 이처럼 PID 제어기(34)가 증가된 마진값을 사용하여 자동이득제어를 수행하다보면, 다시 구동 편차가 마진값 범위 내로 들어오게 되는데, 이 경우에 마진 연산기(32)는 안전기(33)의 감소 플래그가 디스에이블되어 있어 더이상 동작을 수행하지 않는다. 이에 따라, PID 제어기(34)는 안정된 동작을 수행하게 된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동이득제어 방법의 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동이득제어 방법은 먼저, 상기 PID 제어기는 자동이득제어 동작이 시작되면, 구동 변위 목표값을 설정하고(S100), 초기 구동 신호를 설정하며(S110), 마진값을 초기 마진 최대값으로 설정하며(S120), 안전기의 감소 플래그를 에이블 상태로 설정한다(S130).
이후에, PID 제어기는 초기 구동 신호로 각속도 센서를 구동하며(S140), 타이머에서 타임 아웃 신호가 출력되면(S150), 변위 측정부에서 출력되는 구동 변위를 입력받아 구동 변위를 검출한다(S160).
그리고, PID 제어기는 구동변위에서 목표값을 감산하여 구동 편차를 검출하며(S170), 구동 편차가 마진값의 범위내에 있는지를 판단한다(S180).
판단결과, PID 제어기는 구동 편차가 마진값의 범위내에 있으면, 마진 연산기에 마진값 감소 요청을 하여 마진을 감소시키도록 하는데, 마진 연산기는 이때 감소 플레그의 상태를 확인하여 감소 플래그가 에이블 상태에 있으면(S190), 이전 마진값인 초기 마진 최대값에서 가감치를 감산하여 마진을 감소시키며(S200), 이후에 구동신호를 재설정한 후에(구동신호의 크기를 감소시킨 후에) 관성 센서를 구동한다(S210).
이후에, PID 제어기는 타이머에서 타임 아웃 신호가 출력되었는지를 판단하여(S220) 타임 아웃 신호가 출력되었으면 단계 160부터 반복한다.
한편, PID 제어기는 구동 편차가 마진값을 벗어나면 마진 연산기에 마진값 증가 요청을 하여 마진을 증가시킨 후에(S230), 안전기의 감소 플래그를 디스에이블 시킨다(S240).
이후에 PID 제어기는 구동 신호를 재설정한 후에 관성 센서를 구동한다(S210).
이후에, PID 제어기는 타이머에서 타임 아웃 신호가 출력되었는지를 판단하여 타임 아웃 신호가 출력되었으면 단계 160부터 반복한다.
이처럼 본 발명에 따르면, 자동이득제어 동작 시에 고정된 마진값을 사용하는 것이 아니라 상황 변화에 따라 마진값을 변경하여 자동이득제어의 구동 편차 값을 최소화하여 보다 정밀한 제어를 할 수 있다.
한편, 도 2와 도 3을 참조할 때 본 발명의 제어부는 마진값을 초기 마진 최대값에서 일정양만큼 감소시키면서 그에 따른 구동신호를 재설정하여 사용하였다.
그런데, 이와 같은 본 발명의 제1 실시예에의 경우에 마진값의 가감치(△)가 너무 크면 구동 편차가 너무 크게 된다. 왜냐하면 구동 편차는 최대 마진값까지 발생할 수 있기 때문이다.
이와 달리 마진값의 가감치가 너무 작으면 구동 편차를 최소화할 수 있으나, 마진값이 가장 효율적인 해에 접근하기 위해서는 수많은 연산을 반복해야 한다. 즉 자동이득제어의 락타임(Lock Time)이 길어진다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에서 제어부(30)는 통계적인 접근 방법을 통해 마진값을 제어하여 구동 편차를 최소화한다.
이를 위해 제어부는 도 4에 도시된 바와 같이 초기 구동신호를 인가한 후에 응답시간(treponse)를 지난 후에 구동변위(t)가 안정화되면 일정 시간동안 구동변위의 주기별 진폭값(a(1), a(2), …, a(n))을 수집(gathering)한다. 이때, 수집된 구동변위의 주기별 진폭값을 관측값이라고 부른다.
이후에, 제어부(30)는 통계적인 파라미터를 추출하게 되는데, 이때 사용되는 통계적인 파라미터는 관측값의 평균(아래 수학식 1 참조), 관측값의 편차(아래 수학식 2 참조), 관측값의 편차 최대값(아래 수학식 3 참조), 관측값의 분산(아래 수학식 4 참조), 관측값의 표준편차(아래 수학식 5 참조) 등이 있다.
(수학식 1)
관측값의 평균(xavg)=avg(a(1), a(2),…, a(n))
(수학식 2)
관측값의 편차= |관측값 -평균|
(수학식 3)
관측값의 편차 최대값=max|관측값 -평균|
(수학식 4)
관측값의 분산(v)=
Figure pat00001

(수학식 5)
관측값의 표준편차(s)=
Figure pat00002

이처럼 제어부(30)는 통계적인 파라미터가 추출되면, 추출된 파라미터를 이용하여 마진값을 설정한다. 이때, 마진값을 설정할 때 가중치를 사용할 수 있다.
일예로, 제어부(30)는 편차 최대값을 마진값으로 하거나, 편차 최대값에 가중치를 곱하여 마진값으로 할 수 있다.
또한, 제어부(30)는 표준편차를 마진값으로 하거나, 표준편차에 가중치를 곱하여 마진값으로 할 수 있다.
그리고, 제어부(30)는 변위 검출부(20)에서 검출된 구동변위에서 목표값을 감산한 구동 편차를 구하여 구동 편차가 마진값의 범위에 있는지를 판단한다.
제어부(30)는 구동 편차가 마진값의 범위에 없으면 구동신호를 재설정한 후에(구동 신호의 크기를 조정한 후에) 관성 센서를 구동한다.
그리고, 제어부는 도 4에 도시된 바와 같이 구동신호를 인가한 후에 응답시간(treponse)이 지난 후에 구동변위(t)가 안정화되면 일정 시간동안 구동변위의 진폭값을 재차 수집(gathering)한다. 이때, 수집된 구동변위값을 관측값이라고 부른다.
이후에, 제어부(30)는 관측값의 평균, 관측값의 편차, 관측값의 편차 최대값, 관측값의 분산, 관측값의 표준편차 등의 통계적 파라미터를 추출하여, 추출된 파라미터를 이용하여 마진값을 설정한다. 이때, 마진값을 설정할 때 가중치를 사용할 수 있다.
그리고, 제어부(30)는 변위 검출부(20)에서 검출된 구동변위에서 목표값을 감산한 구동 편차를 구하여 구동 편차가 마진값의 범위에 있는지를 재차 판단하여 구동 편차가 마진값의 범위에 없다면 위에서 설명한 과정을 반복한다.
이와 달리 제어부(30)는 변위 검출부(20)에서 검출된 구동 편차가 마진값의 범위에 있으면 안정화되었다고 판단하여 그 상태를 유지한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 1의 제어부의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 1의 제어부는 수집기(36)과, 파라미터 산출기(37)와, 마진 산출기(38) 그리고 PID 제어기(39)를 포함하고 있다.
상기 수집기(36)는 PID 제어기(39)에서 구동신호에 따른 응답시간이 지났음을 알려주면 구동 변위의 각 주기별의 진폭값을 수집하여 관측값을 구성한다.
이러한 수집기(36)의 동작은 설정된 일정 시간동안 지속된다.
한편, 파라미터 추출기(37)는 수집기(36)에 의해 수집된 관측값들의 평균, 편차, 편차 최대값, 분산, 표준편차등을 통계적으로 산출하여 출력한다.
그리고, 마진 산출기(38)는 상기 파라미터 추출기(37)에서 산출한 파라미터값을 이용하여 마진값을 설정하며, 이때 가중치를 부여하여 마진값을 산출하여 출력한다.
한편, PID 제어기(39)는 초기 구동 신호를 사용하여 관성 센서를 구동하여 수집기(36)가 관측값을 수집하고, 파라미터 산출기(37)가 파라미터를 산출하도록 한 후에, 마진 산출기(38)가 마진값을 산출하도록 하며, 산출된 마진값보다 구동 편차가 크면 구동신호를 재설정하여 관성 센서를 구동한 후에 위의 과정을 반복하도록 한다.
이제, 도 5에 개시된 제어부의 동작을 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, PID 제어기는 도 4에 도시된 바와 같이 관성 센서에 초기 구동신호를 인가한다.
그리고, PID 제어기는 초기 구동신호에 따른 응답시간(treponse)이 지나면 수집기(36)가 구동변위(t)의 주기별 진폭값을 수집(gathering)하도록 한다. 이때, 수집된 구동변위의 주기별 진폭값을 관측값이라고 부른다.
이후에, 파라미터 산출기(37)는 통계적인 파라미터를 추출하게 되는데, 이때 사용되는 통계적인 파라미터는 관측값의 평균, 관측값의 편차, 관측값의 편차 최대값, 관측값의 분산, 관측값의 표준편차 등이 있다.
이처럼 파라미터 산출기(37)가 통계적인 파라미터를 추출하면, 마진 산출기(38)는 추출된 파라미터를 이용하여 마진값을 설정하며, 가중치를 사용하여 마진값을 설정할 수 있다.
그리고, PID 제어기(39)는 변위 검출부(20)에서 검출된 구동변위에서 목표값을 감산한 구동 편차를 구하여 구동 편차가 마진값의 범위에 있는지를 판단한다.
PID 제어기(39)는 구동 편차가 마진값의 범위에 없으면 구동신호를 재설정한 후에(즉, 구동 신호의 크기를 재설정한 후에) 관성 센서를 구동한다.
그리고, PID 제어기(39)는 도 4에 도시된 바와 같이 구동신호를 인가한 후에 응답시간(treponse)이 지나 구동변위(t)가 안정화되면 일정 시간동안 구동변위의 주기별 진폭값을 수집기(36)를 사용하여 재차 수집(gathering)한다. 이때, 수집된 구동변위의 주기별 진폭값을 관측값이라고 부른다.
이후에, PID 제어기(39)는 통계적인 파라미터를 추출하게 되는데, 이때 사용되는 통계적인 파라미터는 관측값의 평균, 관측값의 편차, 관측값의 편차 최대값, 관측값의 분산, 관측값의 표준편차 등이 있다.
이처럼 PID 제어기(39)는 통계적인 파라미터가 추출되면, 추출된 파라미터를 마진값한다. 이때, 마진값을 설정할 때 가중치를 사용할 수 있다.
그리고, PID 제어기(39)는 변위 검출부(20)에서 검출된 구동변위에서 목표값을 감산한 구동 편차를 구하여 구동 편차가 마진값의 범위에 있는지를 판단하여 구동 편차가 마진값의 범위에 없다면 위에서 설명한 과정을 반복한다.
이와 달리 PID 제어기(39)는 변위 검출부(20)에서 검출된 구동 편차가 마진값의 범위에 있으면 안정화되었다고 판단하여 그 상태를 유지한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동이득제어 방법의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동이득제어 방법은 먼저 제어부의 상기 PID 제어기가 자동이득제어 동작이 시작되면, 구동 변위 목표값을 설정하고(S300), 구동신호를 초기 구동신호(Vint)로 설정하며(S310), 마진값을 초기 마진 최대값으로 설정한다(S320).
이후에, 제어부의 PID 제어기는 도 4에 도시된 바와 같이 관성 센서에 초기 구동신호를 인가한다.
그리고, 제어부의 PID 제어기는 초기 구동신호에 따른 응답시간(treponse)이 지나면 수집기를 제어하여 구동변위(t)의 주기별 진폭값을 수집(gathering)하도록 한다(S340). 이때, 수집된 구동변위의 주기별 진폭값을 관측값이라고 부른다.
이후에, 제어부의 파라미터 산출기는 통계적인 파라미터를 추출하게 되는데, 이때 사용되는 통계적인 파라미터는 관측값의 평균, 관측값의 편차, 관측값의 편차 최대값, 관측값의 분산, 관측값의 표준편차 등이 있다(S350).
이처럼 파라미터 산출기가 통계적인 파라미터를 추출하면, 제어부의 마진 산출기는 추출된 파라미터를 마진값으로 하거나, 가중치를 설정하여 마진값으로 할 수 있다(S360).
일예로, 제어부의 마진 산출기는 편차 최대값을 마진값으로 하거나, 편차 최대값에 가중치를 곱하여 마진값으로 할 수 있다.
또한, 제어부의 마진 산출기는 표준편차를 마진값으로 하거나, 표준편차에 가중치를 곱하여 마진값으로 할 수 있다.
그리고, 제어부의 PID 제어기는 변위 검출부에서 검출된 구동변위에서 목표값을 감산한 구동 편차를 구하여(S370) 구동 편차가 마진값의 범위에 있는지를 판단한다(S380).
PID 제어기는 구동 편차가 마진값의 범위에 없으면 구동신호를 재설정한 후에(즉, 구동신호의 크기를 재설정한 후에)(S400) 관성 센서를 구동하며 이후의 동작을 반복한다.
한편, PID 제어기는 구동 편차가 마진값의 범위에 있으면 구동신호를 유지한다(S390).
이와 같은 본 발명에 따르면, 통계적인 접근 방법을 통해 마진값을 빠르게 구하여 자동이득제어의 구동 편차를 보다 정밀한 제어가 가능하도록 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 자동이득제어의 락 타임(Lock Time)을 최소화하여 연산량과 전력 소모를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 정밀한 자동이득제어 동작으로 인해 관성 센서의 구동 편차를 줄여서 센서의 정확도를 높일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 변위 측정부 20 : 저역통과필터
30 : 제어부 31 : 타이머
32 : 마진 연산기 33 : 안전기
34 : PID 제어기 36: 수집기
37 : 파라미터 산출기 38 : 마진 산출기
39 : PID 제어기

Claims (27)

  1. 관성 센서의 구동 변위를 측정하여 출력하는 변위 측정부; 및
    초기 구동 신호를 사용하여 관성 센서를 구동한 후에 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 이용하여 마진값을 변화시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 제어부를 포함하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 변위 측정부에서 측정한 구동 변위에서 노이즈를 제거하여 노이즈가 제거된 구동 변위를 제어부에 제공하는 저역통과필터를 더 포함하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 초기 구동 신호를 사용하여 관성 센서를 구동한 후에 일정시간후에 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 초기 최대 마진값의 범위내에 있으면 마진값을 감소시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 일정 시간후에 구동 편차가 이전 마진값의 범위에 있으면 마진값을 감소시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 일정 시간 후에 구동 편차가 마진값의 범위를 벗어나면 마진값을 증가시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는 구동편차가 마진값의 범위에 재차 진입하면 구동신호를 유지하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는
    일정 시간 간격으로 타임 아웃 신호를 출력하는 타이머;
    이전 마진값에서 가감치를 감산하거나 가산하여 조정된 마진값을 출력하는 마진 연산기; 및
    초기 구동 신호를 사용하여 관성 센서를 구동한 후에 상기 타이머에서 타임 아웃 신호가 출력되면 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 초기 최대 마진값의 범위내에 있으면 상기 마진 연산기에 마진값의 감소 요청을 하여 감소 조정된 마진값을 입력받아 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 PID 제어기를 포함하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 PID 제어기는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 타이머에서 타임 아웃 신호가 출력되면 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 구동 편차가 이전 마진값의 범위에 있으면 상기 마진 연산기에 마진값의 감소 요청을 하여 감소 조정된 마진값을 입력받아 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    감소 플래그를 구비하고 있으며, 구동 편차가 이전 마진값의 범위에 있으면 에이블 상태를 유지하고, 구동 편차가 이전 마진값의 범위를 벗어나면 디스에이블 상태를 유지하는 안전기를 더 포함하며,
    상기 PID 제어기는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 타이머에서 타임 아웃 신호가 출력되면 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 구동 편차가 마진값의 범위를 벗어나면 상기 안전기를 디스에이블 상태로 변경한 후에 상기 마진 연산기에 마진값의 증가 요청을 하여 증가 조정된 마진값을 입력받아 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 PID 제어기는 타이머에서 타임 아웃 신호가 출력되면 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 구동편차가 마진값의 범위에 재차 진입하면 상기 마진 연산기에 마진값의 감소 요청을 하며,
    상기 마진 연산기는 상기 안전기의 상태를 확인하여 디스에이블 상태에 있으면 이전 마진값을 상기 PID 제어기로 출력하고,
    상기 PID 제어기는 상기 마진 연산기에서 이전 마진값이 출력되면 구동신호를 유지하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 초기 구동 신호를 사용하여 관성 센서를 구동한 후에 일정시간후에 변위 측정부에서 측정한 구동 변위의 다수의 주기별 진폭을 관측값으로 수집하여 파라미터를 산출한 후에 파라미터를 이용하여 마진값을 설정하고, 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위를 벗어나면 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어부는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 일정시간후에 변위 측정부에서 측정한 구동 변위의 다수의 주기별 진폭을 관측값으로 수집하여 파라미터를 산출한 후에 파라미터를 이용하여 마진값을 설정하고, 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위를 벗어나면 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어부는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 일정 시간 후에 일정시간후에 변위 측정부에서 측정한 구동 변위의 다수의 주기별 진폭을 관측값으로 수집하여 파라미터를 산출한 후에 파라미터를 이용하여 마진값을 설정하고, 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위 내에 있으면 구동 신호를 유지하여 관성 센서를 구동하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 파라미터는 관측값의 평균, 관측값의 편차, 관측값의 편차 최대값, 관측값의 분산 및 관측값의 표준편차중 적어도 하나인 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어부는
    변위 측정부에서 측정한 구동 변위의 다수의 주기별 진폭을 관측값으로 수집하는 수집기;
    상기 수집기에서 수집한 관측값을 이용하여 파라미터를 산출하는 파라미터 산출기;
    상기 파라미터 산출기에서 산출한 파라미터를 이용하여 마진값을 설정하는 마진 산출기; 및
    초기 구동 신호를 사용하여 관성 센서를 구동한 후에 상기 수집기와 파라미터 산출기 그리고 마진 산출기를 이용하여 마진값을 설정하고, 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위를 벗어나면 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 PID 제어기를 포함하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 PID 제어기는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 상기 수집기와 파라미터 산출기 그리고 마진 산출기를 이용하여 마진값을 설정하고, 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위를 벗어나면 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 PID 제어기는 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동한 후에, 상기 수집기와 파라미터 산출기 그리고 마진 산출기를 이용하여 마진값을 설정하고, 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위 내에 있으면 구동 신호를 유지하여 관성 센서를 구동하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 장치.
  18. (A)제어부가 초기 구동신호를 사용하여 관성 센서를 구동하는 단계;
    (B)변위 측정부가 일정 시간후에 관성 센서의 구동 변위를 측정하여 출력하는 단계; 및
    (C) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 이용하여 마진값을 변화시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 단계를 포함하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    (B) 단계 이후에,
    (D) 저역통과필터가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위에서 노이즈를 제거하여 노이즈가 제거된 구동 변위를 제어부에 제공하는 단계를 더 포함하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 (C) 단계는
    (C-1) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출하는 단계; 및
    (C-2) 제어부가 산출된 구동 편차가 초기 최대 마진값의 범위내에 있으면 마진값을 감소시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 단계를 포함하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    (E) 제어부가 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동하는 단계;
    (F) 변위 측정부가 일정 시간후에 관성 센서의 구동 변위를 측정하여 출력하는 단계;
    (G) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출하는 단계; 및
    (H) 제어부가 산출된 구동 편차가 이전 마진값의 범위내에 있으면 마진값을 감소시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 단계를 더 포함하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    (I) 상기 (G) 단계에서 산출된 구동 편차가 이전 마진값의 범위를 벗어나면 마진값을 증가시키면서 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 단계를 더 포함하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    (J) 제어부가 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동하는 단계;
    (K) 변위 측정부가 일정 시간후에 관성 센서의 구동 변위를 측정하여 출력하는 단계;
    (L) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출하는 단계; 및
    (M) 상기 제어부는 구동편차가 마진값의 범위에 재차 진입하면 구동신호를 유지하여 관성 센서를 구동하는 단계를 더 포함하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 방법.
  24. 청구항 18에 있어서,
    상기 (C) 단계는
    (C-1) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위의 다수의 주기별 진폭을 관측값으로 수집하여 파라미터를 산출한 후에 파라미터를 이용하여 마진값을 설정하는 단계; 및
    (C-2) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출한 후에 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위를 벗어나면 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 단계를 포함하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    (N) 제어부가 재설정된 구동 신호를 이용하여 관성 센서를 구동하는 단계;
    (O) 변위 측정부가 일정시간후에 구동 변위를 측정하여 출력하는 단계;
    (P) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위의 다수의 주기별 진폭을 관측값으로 수집하여 파라미터를 산출한 후에 파라미터를 이용하여 마진값을 설정하는 단계;
    (Q) 제어부가 변위 측정부에서 측정한 구동 변위를 구동 변위 목표값에서 감산하여 구동 편차를 산출하는 단계; 및
    (R) 제어부가 산출된 구동 편차가 설정된 마진값의 범위를 벗어나면 구동 신호를 재설정하여 관성 센서를 구동하는 단계를 더 포함하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 방법.
  26. 청구항 25에 있어서,
    (S) 제어부가 상기 (Q) 단계에서 산출한 구동 편차가 설정된 마진값의 범위 내에 있으면 구동 신호를 유지하여 관성 센서를 구동하는 단계를 더 포함하는 관성 센서의 적응형 자동이득제어 방법.
  27. 청구항 24에 있어서,
    상기 파라미터는 관측값의 평균, 관측값의 편차, 관측값의 편차 최대값, 관측값의 분산 및 관측값의 표준편차중 적어도 하나인 관성 센서의 적응형 자동이득제어 방법.
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