Journal of the Institute of Convergence Signal Processing (융합신호처리학회논문지)

The Korea Institute of Convergence Signal Processing (한국융합신호처리학회)
권호 표지

Design of the PD Controller in the I-PD Control System for Position Control

위치제어를 위한 I-PD제어계에서 PD제어기의 설계

  • 김성대 (동명대학교 전기전자공학과)
  • Published : 2009.10.30
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Abstract

Since high speed and precision control shoud be satisfied in the position control system, the DC servo motor with easy control and satisfactory response characteristic is used. The various studies of position control techniques have been proposed in order to improve the control performance in the position control system. In this paper, the design method for a position control is suggested for constructing the PD controller in I-PD control system. The coefficients of PD controller in the I-PD control system are determined by using the transfer function which is normalized. Stability and root conditions of the system are derived from mathematical technique. From the result of computer simulation in I-PD control system by applying this control technique, is investigated by the method of proposed design the effectiveness of system response characteristic for input and disturbance.

산업 현장에서 요구하는 위치제어계는 고속, 고정밀의 제어를 만족하여야 하므로, 취급과 제어가 용이하고 응답특성이 우수한 직류 서보 전동기를 많이 이용하고 있다. 위치제어계에서 제어 성능을 개선시키기 위해서 많은 위치제어기법들이 제안되어져 왔다. 본 논문에서는 I-PD 위치제어계에서 PD제어기를 설계할 수 있는 설계법을 제안하였다. 제안한 설계법은 계의 전달함수를 정규화하여 제어계에서 제어기의 계수들이 결정되도록 하였다. 그리고 계의 안정조건과 근의 조건을 수학적으로 유도하였다. 이 방법을 I-PD제어계에 적용하여 PD제어기의 비례 및 미분 계수를 결정하였다. 그리고 이 제어기법을 적용한 I-PD 제어계를 시뮬레이션하여 계단 입력신호 및 외란 인가 시 계의 응답을 고찰하여 제안한 제어기법의 유효성을 검토하였다.

Keywords

References

  1. A. Balestrino, G. Maria, and L. Sciavicco, "Hyperstable Adaptive Model Following Control of Nonlinear Plants", System and Control Letters, Vol. 1, No. 4, pp.232-236, 1982. https://doi.org/10.1016/S0167-6911(82)80003-0
  2. Yamada and M. Nakagawa, "Positioning control of a servo motor machanism with an osillatory load", 計測 自動制御 學會 論文集, Vol. 18, No. I, pp.84-91, 1981.
  3. K. Ohishi, M. Nakao, N. Miyazaki, K. Tamaki, and K. Miyachi, "DC servo control system having high stiffness", T. IEE Japan, Vol. 107-c, No. 3, pp.292-298, 1981.
  4. 김성근, 박건우, 고태언, "슬라이딩 평면을 이용한 I-PD 제어계의 구성", 동의대학교 산업기술연구지, 제15권, pp.179-187, 2, 2001.
  5. Toru Yamamnoto, Hirokazu Ishihara, Sigeru Omata and Toshiyuki Kitamori, "A Construction of discrete-time control system with I-PD structure by model matching method", 計測 自動制御 學會 論文集, Vol. 27, No. 8, pp.899-906, 1991.
  6. Katsuhisa Endo, Yoshihisa Ishida and Takashi Honda, " Gain Adjustment of I-PD control", T. IEE, Vol. 133-c, No. 6. pp.409-416, Japan, 1993
  7. 하홍곤, "I-PD 제어계에서 모델추종제어를 위한 전치보상기의 설계", Journal of KIEE, Vol. 18, No. 6, pp.84-90, November, 2004.
  8. 장지성, "비선형 보상기와 외란관측기를 이용한 공기압 실린더의 위치제어", 대한기계학회논문집 A, Vol. 26, No. 9, pp. 1795-1805, 2002.
  9. H. Hanafusa, H. Asada and T. Mikoshi, "Design of Electrohydraulic servo system for articulated robot arm Control", Proceeding of IFAC symposium on Pneumatic and Hydraulic components, Warsaw, Poland, pp. 223-228, 1980
  10. G. Feng, R. Lozano, Adaptive Control Systems, Newnes, 1999.
  11. 장상철, "주기적 외란의 제거를 위한 기술 함수형 적응제어기 설계", 부경대학교 박사학위논문, 2, 2009.