본 연구는 AC서보 모터의 벡터 제어를 구현하는데 있어 디지털 제어에 의한 시간 지연 및 Af) 변환기, QEP(Quadrature Encoder Pulse Circuit)등 주변 소자의 시간 지연에 의한 노이즈를 최소화하지 위하여 고성능 저 전압형 DSP인 TMX320F2812를 사용하였다. TMX320F2812는 150MIPS의 빠른 연산 속도와 12비트의 AD 컨버터, QEP회로는 물론 공간 전압 벡터 PWM을 발생시킬 수 있는 기능을 가진 모터 제어용 원친 DSP이다. 이와 같이 주변 회로들을 내장한 고성능 DSP의 사용은 모터 제어부의 하드웨어적인 구성을 간소화 시키고 이로 인한 비용 절감을 얻을 수 있다. 또한 전류 샘플을 위한 필터 부분을 디지털 필터화 하여 전류 샘플링 노이즈를 제거하였고, 옵셋 전압을 이용한 SVPWM을 구현하여 연산 시간을 대폭 단축 하였다. TMX320F2812의 단점인 고정 소수점 연산에 대해서는 각 변수에 대한 스케일링을 통해 유효 자리를 확보하였다.
교육용 로봇은 과학의 기초 원리를 배우고 과학적 창의성을 키우는 것에 효과적인 교육 도구로 소개되면서 방과 후 학습에 적용되어 과학 교육을 위한 교육용 키트의 구성이 바뀌고 있다. 중소기업을 중심으로 과학적 창의성을 키우는 도구로서 다양한 교육용 로봇 기술과 학생들을 위한 다양한 범주의 게임로봇기술이 개발되고 있고, 기존의 mp3 음악이나 e-Learning 콘텐츠의 제공과 같이 로봇용 전문콘텐츠를 다운받아 학습에 활용하는 기술을 개발 중에 있으나 아직 전문 커뮤니티 형성이 미흡한 편이다. 현재는 사용자가 손쉽게 제어가 가능한 인터페이스 모듈용 모터가 개발이 되어있지 않아 1포인트 드래그 연동 스마트터치 제어용 다이나믹 모터 개발이 필요하다.
스테핑모터를 이용하여 간단하면서도 안정성이 좋은 망원경 구동장치를 제작하였다. 스테핑모터의 제어 구동회로는 +5V의 단일전원으로도 정전류 구동에 가까운 효율을 얻을 수 있도록 설계되었다. 이 회로는 적은 수의 값싼 TTL IC 소자들로만 이루러져 있어 손쉽게 만들 수 있고 컴퓨터에 의한 제어가 쉽다는 강점이 있다.
본 논문은 주파수역에서의 모델매칭을 이용하여 강인한 성능의 PID 제어기 튜닝법을 제안하였다. 이를 이용하여 부하토크 외란에도 강인한 성능의 BLDC 모터의 속도제어기를 설계하였다. 부하토크 외란이 존재하여도 주어진 기준명령을 강인하게 추종하도록 $H_{\infty}$ 제어를 이용하여 속도제어기를 설계한 후, 설계할 PID 제어계의 루프 전달함수와 설계된 $H_{\infty}$ 제어계의 루프 전달함수간의 오차가 주파수역에서 최소가 되도록 PID 제어기 파라미터를 튜닝하였다. BLDC 모터의 속도제어 시뮬레이션을 통하여 설계된 강인 PID 제어기의 성능을 평가하였다.
전기자동차의 MCU 연동제어 시스템은 고전력 전지 및 고효율 모터의 연동 제어 드라이브를 통하여 배터리 전력이 차량 전장부품에 최적화 배분되게하며 차량 전장부품 제어시스템과의 네트워크 진단 및 중복 기능을 흡수/통합하게 하는 상위 개념의 네트워크 제어시스템이다. 본 연구는 Autosar의 표준화된 소프트웨어를 응용하여 CAN 통신방식으로 각 제어모듈과 연동되어 제어될 수 있는 S/W와 H/W를 개발하고 모터와 배터리 제어모듈을 범용 MCU 통합 연동제어시스템과 연동하여 제어함으로써 배터리 전력과 모터의 성능 효율을 극대화하기 위한 시스템 개발이다.
유도 모터의 센서리스벡터 제어시스템은 모터의 시정수를 이용하여 자극의 위치를 추정하는 제어 시스템으로서 중 고속영역의 경우 벡터 제어가 잘 구현된다. 그러나 저속의 경우 모터로부터 얻는 전압정보가 너무 작아서 벡터 제어기의 구현이 어렵다. 본 논문에서는 슬립 주파수 추정을 이용하여 저속에서의 센서리스벡터제어 문제점을 개선시켜 광범위한 속도 영역에서 벡터제어가 가능한 센서리스 벡터제어기를 설계하였다. 제어기의 성능은 실험을 통하여 확인하였다.
마이크로 스텝제어를 적용한 스텝 모터는 가격대비 성능이 다른 전동기에 비하여 우수하기 때문에 다양한 산업분야에 광범위하게 사용된다. 큰 감속비를 갖는 응용분야에서는 1000 [rpm]이상의 고속운전이 필요한 경우가 빈번하게 발생하며 이 경우 마이크로 스텝제어가 현실적으로 불가능하다. 본 논문에서는 고속운전이 가능한 고정밀 위치제어용 스텝 모터 제어 알고리즘에 대한 연구를 진행한다. S커브 형태의 위치 프로파일을 적용한 고성능 위치 제어를 위해 마이크로 스텝제어를 적용하여 위치제어를 수행하며 고속 이동시에는 기본 스텝제어로 제어방식을 절환하는 하이브리드 운전 기법을 제안한다.
브러쉬형 모터는 여러 가지 전기기계 및 가전제품에서 미세먼지와 유해물질을 발생시키는 것으로 알려졌다. 그래서 브러쉬가 없는 형태의 모터가 브러쉬형 모터를 대신하여 친환경적인 대안으로 제안되었다. 또한 BLDC 모터의 값비싼 마그넷 회전자는 SRM형으로 대치되고 있는데 SRM은 시스템의 허용범위 내에서 전류값이 넘지 않도록 해야하는 제어를 요구한다. 본 논문에서는 SRM형 BLDC 모터를 사용하여 고속회전을 제어하기위한 경제적인 제어기와 효율적인 접근방법을 소개한다.
영구자석형 하이브리드 스텝모터는 저가이며 개루프 제어 장치와 더불어 기계적인 제어시스템분야에서 광범위하게 이용되어 왔다. 서보모터 기술의 발달에 따라 영구자석형 스템모터는 고토크, 정밀제어의 응용분야에 있어 중요한 위치를 계속 점유하고 있다. 스텝모터는 외란으로서 작용하는 부하의 영향에 대해 안정한 견고성을 가지며, 적당한 속도와 양호한 분해능의 조합으로 신뢰도가 높고, 구조상 단순한 특징을 갖고 있다. 최근 저가의 개루프 위치제어 장치에 2상 스텝모터와 5상 스텝모터 중에서 어느 것이 더 적합한가에 대한 기술적인 주제가 주목할 어느 것이 더 적합한가에 대한 기술적인 주제가 주목할 만한 문제로 대두되고 있다. 이 두 기기의 구조는 거의 유사하며 같은 원리로 동작한다. 본 논문에서는 이 두 기기의 동작이 명백히 비교될 수 있는 기본적인 수준으로 돌아가서 두 모델을 고찰했다.
본 논문에서는 하나의 FPGA 내에 DC 모터 제어와 TFT LCD 인터페이스가 내장되어, 제어와 결과 데이터의 실시간 분석이 용이하고 컴팩트한 전(full)-FPGA 기반 모터 제어 시스템을 보인다. PID 속도 제어 모듈과 TFT LCD 상에 실험 결과를 실시간 보여주기 위한 모니터링 모듈을 하나의 FPGA내에 설계하고, 시뮬레이션과 실험을 통하여 유용성을 보인다. FPGA로는 xc3s400를 사용하였고, AD (Aaltium Designer)를 이용하여 전체 시스템을 설계하였다. DC 모터 4상한 운전을 위해 MOSFET를 이용한 PWM 모터 드라이버를 제작하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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