온라인 동조 PI 제어기법을 이용한 영구자석형 동기전동기의 속도 제어기 설계

Design of a permanent magnetic synchronous motor speed servo controller using on-line tuning PI control method

본 논문은 브러시리스 직류 전동기의 속도제어를 위해 파라메타의 추정 없이 입력과 출력의 패턴을 관찰하여 PI 이득을 온라인(On-line)으로 설정하는 방법을 제안한다. 비례이득은 한계입력을 인가하여 가장 빠른 속도 상승을 유도하는 과정에서 설정되고, 적분이득은 비례제어 과정 중에 오버슈트 방지와 안정된 수렴이 적절히 이루어지도록 설정된다. 따라서 제안된 PI이득 조정은 온라인으로 제어와 동시에 수행됨으로써 시스템 파라메타 추정 등의 부가적인 작업이 필요 없다. 본 논문에서 제안하는 PI이득 조절기법은 직류전동기의 속도제어에 있어서 빠른 응답과 오버슈트 문제를 동시에 해결할 수 있고, 기존의 Auto-tuning 방법보다 간편하고 실용적이다. 컴퓨터 시뮬레이션과 실제 실험을 통하여 제안하는 방법의 유용성과 안정성을 보인다.

In this paper, a method of on-line PI gain-tuninng is proposed for the speed control of brushless D.C. motor by investigating the pattern of input and output without estimating parameter. Proportional gain is tuned in the process to obtain a fast speed response by supplying the maximum constant input. And integral gain is appropriately tuned in the process of proportional control so that the response may be stably converged and the overshoot may be prevented. Therefore because both control and gain-tuning are executed concurrently, additional works that estimate parameters and so on aren't required in the proposed method. In the proposed method, both fast-response and overshoot problem are well solved, and it is more useful and convenient than existing auto-tuning methods in the speed control of D.C. motor. It is illustrated by simulations and experimental results that the proposed method is useful and stable.