In this paper, we review two-dimensional measuring methods referring to target patterns. The patterns consist of two linearly-repeated patterns or is designed repeatedly in two-dimension. The repeated properties are reflectivity, refractivity, air-gapping distance, capacitance, magnetic reluctance, electrical resistance and sloping gradient, etc. However, the optical methods are generally used for high speed processing and density, and their encoding principles are treated here. In case of two-dimensional pattern, as there is not inherently error between single units encoding the pattern except for the metrology frame errors, the end-effector position of an object accompanying the pattern can be measured with respect of the global frame without via error. Therefore, it is regarded as a substitute for laser interferometer with severe environmental constraints and has been applied to the high-accurate planar actuator.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제2권3호
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pp.54-60
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2001
A newly designed inductive micro displacement detecting system is presented. The proposed inductive system consists of driving coils, position-detecting coils, cores, and closed-loop formed magnetic blocks. The cores and magnetic blocks are made of Mn-Zn ferrite. When AC sine wave is applied to the driving coils, the time derivative flux is generated within the system, and then induced voltages arise in the position-detecting coils according to the core\`s position. Putting the cores to be moved proportionally to the input displacement, the induced voltage is proportional to input displacement. The parameters that affect the system characteristics are turn ratio, air-gap size, excitation frequency, overlap area, load resistance, capacitance effect, and so forth. Based on the experimental results, the system parameters are selected in such a way as to have high sensitivity ad stable responses. The sensitivity of the proposed inductive displacement-detecting system is greater than 2800mV.V-1mm-1 and the linearity error is below $\pm$0.10% in the range of $\pm$200㎛.
This paper proposes a speed-sensorless induction motor control system using a rotor speed compensation. To explain the proposed system, this paper describes an induction motor model in the synchronous reference frame for the vector control. The rotor flux is estimated by the rotor flux observer using the reduced-dimensional state estimator technique. The estimated rotor speed is directly obtained from the electrical frequency, the slip frequency, and the rotor speed compensation with the estimated q-axis rotor flux. The error of the rotor time constant is indirectly reflected in the rotor speed compensation using the compensation of the flux error angle. To precisely estimate the rotor flux, the actual value of the stator resistance, whose actual variation is reflected, is derived. An implementation of pulse-width modulation (PWM) pulses using an effective space vector modulation (SVM) is briefly mentioned. For fast calculation and improved performance of the proposed algorithm, all control functions are implemented in software using a digital signal processor (DSP) with its environmental circuits. Also, it is shown through experimental results that the proposed system gives good performance for the speed-sensorless induction motor control.
This study proposes a comprehensive mathematical model that includes coil-system circuit and loss models for power converters in wireless power transfer (WPT) systems. The proposed model helps in understanding the performance of WPT systems in terms of coil-to-coil efficiency, overall efficiency, and output power capacity and facilitates system performance optimization. Three methods to achieve constant output power for variable-load systems are presented based on system performance analysis. An optimal method can be selected for a specific WPT system by comparing the efficiencies of the three methods calculated with the proposed model. A two-coil 1 kW WPT system is built to verify the proposed mathematical model and constant output power control methods. Experimental results show that when the load resistance varies between 5 and $25{\Omega}$, the system output power can be maintained at 1 kW with a maximum error of 6.75% and an average error of 4%. Coil-to-coil and overall efficiencies can be maintained at above 90% and 85%, respectively, with the selected optimal control method.
SRM(Switched Reluctance Motor) drives require the accurate position information of the rotor. These informations are generally provided by a tacho generator or digital shaft-position encoder These speed sensors lower the system reliability and require special attention to noise. This paper describes a new approach to estimating SRM speed from measured terminal voltages and currents for speed sensorless control. The described method is based on the sliding mode observer. The rotor speed and position observers are estimated by the adaptation law using the real and estimated currents. However, the conventional adaptive sliding mode observer based on the variable structure control theory has some disadvantages that the estimated values including the high-frequency chattering and the steady state error generated due to the infinite feedback gain chosen and the discontinuous control input. To reduce the chattering and steady state error, an integrator is also inserted in the sliding mode observer strategy. The described adaptive sliding mode observer decreases the vibration to the switching hyper-plane of the sliding mode by adding integrator. The described methodology incorporates the Lyapunov algorithm to drive the rotor speed and the stator resistance such that it can overcome the problem of sensitivity in the face of SRM parameter variation. Also, without any mechanical information. The rotor speed of SRM is obtained form adaptive scheme. The described method is verified through the simulation and experiment.
This paper describes a compensation algorithm for a measurement voltage transformer (VT) based on the hysteresis characteristics of the core. The error of the VT is caused by the voltages across the primary and secondary windings. The latter depends on the secondary current whilst the former depends on the primary current, i.e. the sum of the exciting current and the secondary current. The proposed algorithm calculates the voltages across the primary and secondary windings and add them to the measured secondary voltage for compensation. To do this, the primary and secondary currents should be estimated. The secondary current is obtained directly from the secondary voltage and used to calculate the voltage across the secondary winding. For the primary current, in this paper, the exciting current is decomposed into the two currents, i.e. the core-loss current and the magnetizing current. The core-loss current is obtained by dividing the primary induced voltage by the core-loss resistance. The magnetizing current is obtained by inserting the flux into the flux-magnetizing current curve. The calculated voltages across the primary and secondary windings are added to the measured secondary current for compensation. The proposed compensation algorithm improves the error of the VT significantly.
The relationship the between electrical properties and surface roughness (Ra) of a wet-etched silicon wafer were studied. Ra was measured by an alpha-step process and atomic force microscopy (AFM) while varying the measuring range $10{\times}10$, $40{\times}40$, and $1000{\times}1000{\mu}m$. The resistivity was measured by assessing the surface resistance using a four-point probe method. The relationship between the resistivity and Ra was explained in terms of the surface roughness. The minimum error value between the experimental and theoretical resistivities was 4.23% when the Ra was in a range of $10{\times}10{\mu}m$ according to AFM measurement. The maximum error value was 14.09% when the Ra was in a range of $40{\times}40{\mu}m$ according to AFM measurement. Thus, the resistivity could be estimated when the Ra was in a narrow range.
This paper deals with thermal characteristic analysis of induction motors for machine tool spindle for motion error prediction. Firstly, the inverse design of general induction motors for machine tool spindle has been performed by design principles. Characteristics considering VVVF inverter of induction motors were analyzed. Secondary, power loss and thermal characteristics of induction motors analyzed by equivalent thermal resistance model from Motor-CAD S/W. To develop a second-order fitted power-loss distribution model for the constant-torque operating range of the induction motor, we employed the design of experiment and response surface methodology techniques. Finally, the analysis results were experimentally verified, and the validity of the proposed analysis method was confirmed.
A net-shape forming of small and complex-shaped metal parts by metal injection molding (MIM) has economic advantages in mass production, especially for STS 316L valve fitting. STS 316L offers excellent corrosion resistance, but it has poor machinability, which is a limitation in using it for a cost-effective production where both forging and machining are employed. Simulation and experimental analysis were performed to develop a MIM STS 316L 90° elbow fitting minimizing trial and error. A Taguchi method was used to determine which input parameter was the most sensitive to possible defects (e.g. sink mark depth) during the injection molding. The final prototype was successfully built. The results indicate that the simulation tool can be used during the design process to minimize trial and error, but the final adjustment of parameters based on field experience is essential.
Lee Gil-Su;Lee Dong-Hyun;Yoon Tae-Woong;Lee Kyo-Beum;Song Joong-Ho;Choy Ick
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제3권1호
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pp.79-86
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2005
In this paper, an estimator scheme for the rotor speed and flux of an induction motor is proposed on the basis of a fourth-order electrical model. It is assumed that only the stator currents and voltages are measurable, and that the stator currents are bounded. There are a number of common terms in the motor dynamics, and this is utilized to find a simple error model involving some auxiliary variables. Using this error model, the state estimation problem is converted into a parameter estimation problem assuming that the rotor speed is constant. Some stability properties are given on the basis of Lyapunov analysis. In addition, the rotor resistance, which varies with the motor temperature, can also be estimated within the same framework. The effectiveness of the proposed scheme is demonstrated through computer simulations and experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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