KR940010399B1 - 디지탈제어시스템의 샘플링지연보상회로와 그 보상방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

디지탈제어시스템의 샘플링지연보상회로와 그 보상방법

제 1 도는 본 발명에 따른 디지털제어시스템의 샘플링지연보상회로의 블록구성도.

제 2 도는 본 발명에 따른 디지털제어시스템의 샘플링지연보상방법을 설명하는 플로우차트.

제 3 도는 본 발명에 따른 샘플링지연보상방법을 구체적으로 설명하는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 위치에러검출부 2 : 속도프로우파일발생부

3 : 지연회로 4 : 속도산출부

5 : 속도지연보상부 6 : 속도편차산출부

7 : 편차보상부 8 : 제어대상물

본 발명은 디지털제어시스템의 샘플링지연보상회로의 그 보상방법에 관한 것으로, 특히 샘플링데이타의 예측출력과 실제 측정된 출력을 평균화연산하여 샘플링지연을 정확하게 보상해 주도록 된 디지털제어시스템의 샘플링지연보상회로와 그 보상방법에 관한 것이다.

일반적으로, 디지털방시의 제어시스템에서는 연속함수로서 표현된 패턴을 이산적(離散的)으로 취한 표본점의 값의 집합으로 대표시켜서 필요한 후속처리를 수행하는 샘플링기법이 자주 채용되고 있는바, 통상 디지털제어시스템에서 마이크로컴퓨터의 제어하에 서보정보를 샘플링한 후 그 샘플링정보를 처리하여 서보시템에 출력하는 시점까지 시간상의 지연이 발생되므로, 이 샘플링데이터의 시간상의 지연에 의해 샘플링시점과 출력시점에 대한 에러가 발생된다.

따라서, 어느 지점에서 정해진 소정위치로 이동해야 하는 트랜스듀서 위치결정 시스템(transducer positioning system)에서는 그 이동시간을 최소로 하기 위해 시간최적제어를 도입하는 경우 시스템이 최대의 파워로 트랜스듀서를 가속, 감속하는 경우가 있는데, 이때 샘플링지연은 무시할 수 없는 큰 에러량으로 작용하게 된다. 또 시스템에 따라서는 내부의 마이크로 컴퓨터가 디지털제어전용으로만 사용되지 않고 다른 작업도 동시에 수행하게 되는데, 이 경우 샘플링지연은 1샘플링지연이 최소값으로 되지 않고 1/n샘플링지연이 최소값으로 되는 경우가 있다. 이러한 관점에서 종래에는 예컨대 부하의 운동상태에 대한 현재의 샘플링시점을 기초로 그 샘플링정보의 출력시점상의 속도상태를 예측하여 그 예측시점에 의거 샘플링지연을 보상해 주게 되는 방법, 즉 현재의 샘플링시점을 x(to), 전회의 샘플링시점을 x(t-1)로 하는 경우샘플링지연후의 에러를 보상하는 방법으로서, x(t+1)=x(to)+(x(to)-x(t-1)/T*t 로 표현되는 방볍이 이용되고 있다.

그러나, 이러한 방법에서는 에러변화기울기를 기초로 하여 t시간 지연후 예측을 하게 되므로 이 예측의 경우에도 다소의 에러가 포함되어 정밀한 위치제어에는 한계가 있게 된다.

본 발명은 상기한 종래기술을 감안하여 이루어진 것으로, 예측에 의한 샘플링출력시간과 실제 측정된 샘플링출력시간사이의 평균을 취하여 에러를 보상하게 되므로 더욱 정확한 샘플링지연을 보상해 줄수 있는 디지털제어시스템의 샘플링지연보상회로와 그 보상방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면 외부입력목표위치데이터와 제어대상물의 실제 위치를 기초로 위치에러를 구하는 위치에러검출부(1)와, 이 위치에러를 기초롤 소정의 속도프로우파일을 작성하는 속도프로우파일발생부(2), 상기 제어대상물의 실제위치를 1샘플링주기만큼 지연시키는 지연회로(3), 이 지연회로(3)의 출력과 상기 현재위치를 근거로 현재속도를 산출하는 속도산출부(4), 이 속도산출부(4)의 출력을 기초로 샘플링출력시점의 속도를 보상해 주는 속도지연보상부(5), 상기 속도프로우파일발생부(2)의 목표속도와 상기 속도지연보상부(5)의 보상속도를 기초로 속도편차를 산출하는 속도편차산출부(6), 이 속도편차산출부(6)의 출력신호를 수취하여 제어대상물(8)에 대한 보상속도를 구하는 편차보상부(7)로 구성된 디지털 제어시스템의 샘플링지연보상회로가 제공된다.

또, 본 발명에 따르면, 측정출력속도와 예측출력속도를 산출평균하여 샘플링지연을 보상하는 방법에 있어서, 목표지점에 대한 위치에러 및 현재속도를 샘플링 측정하는 단계, 현재속도와 제1예측속도를 속도보상데이터를 구하는 단계, 위치에러에 대응하는 목표속도를 산출하는 단계, 상기 목표속도와 보상속도에 의해 속도편차를 산출하는 단계, 이 속도편차를 기초로 편차보상속도를 산출하는 단계 및, 후속의 위치편차를 산출하기 위해 이 에러보상속도를 기초로 제2예측속도를 예측하여 계산하는 단계로 구성된 디지털제어시스템의 샘플링지연보상방법이 제공된다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따르면 현재의 샘플링출력이 출력되는 시점에서의 제어대상물의 위치를 예측하여 실제측정속도와 샘플링데이터가 출력되는 소정시간후의 제어대상물의 상태를 예측하여 샘플링지연을 보상해 주게 되므로 보다 정확한 위치제어가 달성될 수 있다.

이하, 본 발명에 대해 예시도면을 참조하여 설명한다.

제 1 도는 본 발명에 따른 디지털제어시스템의 샘플링지연보상회로의 요부구성을 나타낸 블록도이고, 제 2 도는 본 발명에 따른 디지털제어시스템의 샘플링지연보상방법을 설명하는 플로우차트, 제 3 도는 본 발명에 따른 샘플링지연보상방법을 구체적으로 설명하는 그래프이다.

제 1 도에서, 도시되지 않은 디지털제어시스템의 제어부에서 제어대상품(8)에 대해 이동목표위치데이터가 외부적으로 인가됨과 더불어 그 제어대상물(8)의 현재위치데이터가 샘플링되어 인가되는 경우 위치에러검출부(1)에서는 입력된 이동목표위치데이터와 현재 위치데이터를 기초로 위치에러 및 현재 이동속도를 측정하게 된다(제 2 도 단계 S1). 이 위치에러검출부(1)의 출력은 속도프로우파일발생부(2)에 인가되어 목표속도프로우파일에 의해 목표지점까지의 거리에러에 대해 적절한 속도를 나타내는 목표속도를 산출하여 출력하게되고, 이 목표속도가 속도편차산출부(6)에 인가된다(제 2 도의 단계 S2).

한편, 상기 제어대상물(8)의 현재위치데이타는 속도산출부(4)에 직접 인가됨과 더불어 지연회로(3)에 인가되고, 이 지연회로(3)의 지연출력이 상기 속도산출부(4)에 인가된다. 따라서, 상기 속도산출부(4)에서는 현재 속도를 산출하여 그 산출된 현재속도를 지연보상회로부(5)에 인가해 주게 되고, 이 지연보상회로부(5)에서는 샘플링시점과 상기 제어대상물에 인가되는 출력시점사이의 지연시간(τ)을 다음의 식에 의해 보상하여 보상하여 보상속도 υ'(t)를 산출해 내게 된다(제 2 도 단계 S3).

υ'(t)=(현재속도 υ(t)+예측속도 υ(t+2τ))/2

이와 같이 산출된 보상속도 υ'(t)는 속도편차산출부(6)에 인가되고, 이 속도편차산출부(6)는 입력된 보상속도를 기초로 속도에러를 산출해 내게 되며(제 2 도 단계 S4), 이 속도에러가 편차보상부(7)에 인가된다. 따라서, 상기 편차보상부(7)에서는 함수 f(υe)에 의해 다음과 같이 보상출력U(t)를 얻게 된다(제 2 도의 단계 S5). 즉 속도 에러 υe (t)는 목표속도 υt (t)와 보상속도 υ'(t)와의 차에 의해 구해진다. 즉, υe(t)=υt(t)-υ'(t)로 구해지고, 이로부터 그 속도에러 υe (t)에 대한 보상출력 U(t)는 U(t)=f₁(υe)고 구해진다. 여기서, f₁(υe)는 제어시스템의 특성을 표현한 함수로서 현재속도가 목표속도를 추종하도록 속도에러를 변수로 하여 보상출력을 구하는 함수이다.

상기와 같이 구해진 보상출력 U(T)를 제어대상물(8)에 인가하여 1샘플주기+2τ후의 예측속도 υ" (T+1+2τ)를 구하게 된다(제 2 도의 단계 S6).

즉, υ"(t+1+2τ)=υ'(t)+f₂(U)

f₂(U)=K₁U+K₂du(t)/dt

단, K₁,K₂는, 상수.

이와 같은 방법에 의해 제 3 도에 도시된 바와 같이 샘플링지연을 보상해 주어서 비록 예측된 속도에서 에러가 발생된다 하더라도 직접 측정된 속도와 평균을 취하여 보상속도를 구하게 되므로 직접 속도를 예측하여 보상하는 방법보다 샘플링지연예측과 그에 대한 보상이 가능하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 샘플링시점과 그 샘플링에 따른 출력시점사이의 지연에 기인하는 에러에 대해 실제의 측정속도와 예측속도를 평균화하여 보상속도를 산출하여 서보시스템을 제어하게 되므로 샘플링에 의한 지연을 정확하면서 정도높게 보상해 줄 수 있다.

Claims (3)

1. 외부 입력 목표 위치 데이터와 제어대상물의 실제 위치를 기초로 위치 에러를 구하는 위치 에러 검출부(1)와, 이 위치 에러를 기초로 소정의 속도 프로우파일을 작성하는 속도 프로우파일 발생부(2), 상기 제어 대상물의 실제 위치를 1샘플링 주기만큼 지연시키는 지연회로(3), 이 지연회로(3)의 출력과 상기 현재위치를 근거로 현재 속도를 산출하는 속도 산출부(4), 이 속도 산출부(4)의 출력을 기초로 샘플링 출력 시점의 속도를 보상해 주는 속도 지연보상부(5), 상기 속도 프로우 파일 발생부(2)의 목표 속도와 상기 속도 지연보상부(5)의 보상속도를 기초로 속도 편차를 산출하는 속도 편차 산출부(6), 이 속도 편차 산출부(6)의 출력 신호를 수취하여 제어 대상물(8)에 대한 보상속도를 구하는 편차 보상부(7)로 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 제어 시스템의 샘플링 지연 보상회로.
2. 측정 출력(속도)과 예측출력(속도)을 산출하여 샘플링 지연을 보상하는 방법에 있어서, 목표지점에 대한 위치 에러 및 현재속도를 측정하는 단계와 현재 속도와 제 1예측 속도를 기초로 속도 보상 데이터를 구하는 단계, 위치 에러에 대응하는 목표 속도를 산출하는 단계, 상기 목표 속도와 보상 속도에 의해 속도 편차를 산출하는 단계, 이 속도 편차를 기초로 에러 보상속도를 산출하는 단계 및 후속의 위치 편차를 산출하기 위해 이 에러 보상 속도를 기초로 제2예측 속도를 예측하여 계산하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 지털 제어 시스템의 샘플링 지연 보상방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제2예측 속도를 예측하여 계산하는 단계에서는 에러 보상속도를 기초로 1샘플링 주기+2τ(τ : 지연시간)후의 샘플링 지연을 보상하기 위한 제2예측 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 디지털 제어 시스템의 샘플링 지연 보상방법.