Implementation of the two-degree-of freedom PID Position Controller for Linear Motor Drive with Easy Gain Adjustment

이득 설계가 간단한 선형전동기 2자유도 PID 위치제어기 구현

Recently, the application of the linear machine for industrial field is remarkably increased, especially for the gantry machine, machine tool system and CNC. However a linear meter remains the vibrational characteristic itself therefore, In these application fields, high position control performance is essentially required in both the steady and the transient states. In this paper, the design method for a position control is proposed by using the two-degree-of freedom PID controller. This method has great features for the linear machine drives such as no over-shoot phenomena and single gain tuning strategy. By comparison with conventional PID controller, the improvement of performance of a linear motor control system using two degrees of freedom controller are discussed. Through the simulation results, the usefulness of the proposed algorithm is proved. With the simulation results, it was made clear that the introduction of two degrees of freedom controller designed by the proposed method not only improves the over shoot and starting characteristic of response but also removes the undesirable characteristic variation.

최근, 반도체장비, 공구이송장비 그리고 CNC같은 여러 산업분야에 선형기계의 응용이 크게 증가하고 있다. 그러나 선형전동기는 진동특성을 가지고 있다. 그러므로 이러한 응용분야에서 정상 및 과도응답상태에서 고성능 위치제어가 필요하게 된다. 본 논문에서 간단하면서도 강력한 위치제어법을 2자유도 PID제어기를 이용하여 제안하였다. 이 기법은 과도현상없이 선형기계를 구동할 수 있는 잇점과 간단한 이득 동조를 할 수 있다. 일반적인 PID 제어기에 비해서 2자유도 제어기를 사용한 선형 전동기의 제어계의 성능 향상이 논의되었다. 그리고 시뮬레이션의 결과로 위치제어계의 응답에서 과도응답과 기동특성의 향상, 그리고 불필요한 진동성분의 제거에 유효함을 확인하였다.