The Design of an Auto Tuning PI Controller using a Parameter Estimation Method for the Linear BLDC Motor

선형 추진 BLDC 모터에 대한 파라미터 추정 기법을 이용하는 오토 튜닝(Auto Tuning) PI 제어기 설계

Servo-motors are used as key components of automated system by performing precise motion control as accurate positioning and accurate speed regulation in response to the commands from computers and sensors. Especially, the linear brushless servo-motors have numerous advantages over the rotary servo motors which have connection with the friction induced transfer mechanism such as ball screws, timing belts, rack/pinion. This paper proposes an estimation method of unknown motor system parameters using the informations from the sinusoidal driving type linear brushless DC motor dynamics and outputs. The estimated parameters can be used to tune the controller gain and a disturbance observer. In order to meet this purpose high performance Digital Signal Processor, TMS320F240, designed originally for implementation of a Field Oriented Control(FOC) technology is adopted as a controller of the liner BLDC servo motor. Having A/D converters, PWM generators, rich I/O port internally, this servo motor application specific DSP play an important role in servo motor controller. This linear BLDC servo motor system also contains IPM(Intelligent Power Module) driver and hail sensor type current sensor module, photocoupler module for isolation of gate signals and fault signals.

서보 모터는 컴퓨터와 센서로부터 오는 지령에 대해 정밀한 모션제어 즉, 정확한 속도조절과 위치 잡기를 수행함으로써 자동화 시스템에서 중요한 부분으로 사용된다. 특히, 선형추진 BLDC모터는 볼스크류, 타이밍 벨트, 랙/피니온과 같은 마찰 유도 전달 메카니즘들과 연결을 갖는 회전식 서보모터들에 비해 다양한 장점들을 갖는다. 본 논문은 정현파 구동형 선형 추진 BLDC모터의 동특성과 출력들로부터 얻어지는 정보를 이용하여 미지의 전동기 계통 파라미터들을 추정하는 방식을 제안한다. 추정된 파라미터들은 제어기와 외란 관측기의 이득을 조절하는데 사용될 수 있다. 이러한 목적을 이루기 위해 고성능의 디지털신호처리프로세서로 계자기준제어(FOC)기법을 구현하기 위해 설계된 TMS320F240을 선형 BLDC 서보 전동기의 제어기로서 사용한다. 이 서보전동기 응용 전용의 DSP는 A/D Converter와 PWM 발생부, 다수의 IO Port를 내장하고 있어 서보모터 제어기에 중요한 역할을 담당하게 된다. 이 선형 BLDC 서보 전동기 시스템은 또한 IPM 구동기와 홀센서 타입의 전류센서모듈 그리고 게이트 구동 신호와 고장 신호들의 전기적 절연을 위한 광결합 모듈을 포함한다.