정밀 위치 제어를 위한 제어기에 관한 연구

Abstract

최근의 많은 시스템에서 나노 단위의 위치 오차가 요구 되고 있다. 즉 가공의 최소 단위가 나노 단위로 옮겨 가고 있다고 말할 수 있으며 폴리싱 기계와 같은 CNC 장비에서는 나노 단위의 위치 오차가 필요하다. 또한 튜닝 작업자의 차이에 의한 제어 성능의 변화를 줄이기 위해서 현재의 PID 제어기에서는 자동동조에 대한 요구가 커지고 있다. 따라서 본 논문에서는 일반적인 교류 동기 모터를 이용한 시스템이 나노 단위의 위치오차와 자동동조 기능을 가지도록 제어기를 설계한다. 먼저 실험 장치를 구성 한다. 실험 장치는 교류 동기 모터와 볼 리드 스크류 리니어 가이드로 구성되며 실제적으로 마찰의 요소로서 스크류와 리니어 가이드를 들 수 있다. 다음으로 퓨리에 급수를 이용한 주파수 응답을 이용하여 시스템 인식을 수행하여 시스템의 크기 비와 위상 지연 양을 결정 한다. 퓨리에 급수를 이용함으로서 주파수 응답을 자동화 하는 알고리즘을 제안 하고자 한다. 이렇게 결정된 크기 비와 위상지연을 이용하여 주파수와 위상여유에 따라서 제어기의 게인을 결정한다. 마지막으로 비선형 요소인 마찰을 보상하기 위해서 정지 마찰력 추정 실험과 추정된 마찰력을 이용한 마찰 보상을 하여 위치 제어 오차를 살펴 본다