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SPM-based Data Storage 시스템을 위한 강인 제어 시스템 설계 방식을 이용한 외란 관측 제어기 설계
Design of Disturbance Observer Using Robust Control Method for SPM-based Data Storage Systems 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.58 no.1, 2009년, pp.160 - 167  

문준 (한양대학교, 국방과학연구소) ,  이충우 (한양대학교 전자통신전파공학과) ,  정정주 (한양대학교 전기제어생체공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we apply the robust disturbance observer (DOB) to a SPM-based data storage (SDS) system. In the SDS system, coupling dynamics and parameter uncertainties are obstacles to the precision tracking control. Although the DOB is known to be an effective method to reject disturbances, there ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 robust stabilization of normalized coprime factor plant description과 Hco loop shaping 방법을 이용한 외란 관측기의 설계방법을 제안했다. 제안된 설계 방법의 장점은 외란 관측기의 강인성이 최대 안정화 여유값에 의해 보장되고 목표 전달 함수설계를 통해 강인성과 성능이 보장된 외란 관측기 Q-filter 설계 변수를 체계적으로 설정할 수 있는 장점이 있다.
  • 본 논문에서는 외란 관측기를 위한 강인성이 보장 되는 Q-filter의 설계 방법을 제안 한다. 제안 된 방식은 robust stabilization of normalized coprime factor plant description과 Hee loop shaping 방법을 이용하여 Q-filter의 설계 변수를 체계적으로 설계할 수 있다또한 제안된 방식으로 설계된 외란 관측기는 전체 시스템의 강인성과 성능이 보장되는 Q-filter의 설계 파라메터를 Nehari의 최적 안정화 여유값과 목표 전달 함수를 이용하여 체계적으로 설정할 수 있는 장점이 있다[10].
  • 본 절에서는 robust stabilization of normalized coprime factor plant description 과 H«> loop shaping method 를 이용한 외란 관측기에 대해 설명한다. 먼저 외란 관측기의 강인 안정화에 대해 설명한 후 이것을 이용한 외란 관측기의 설계 방법에 대해 설명한다[10].

가설 설정

  • 모의실험에서 1 트랙은 100nm이고 y축은 0.4mm/s의 속도로 구동한다고 가정했다. 외란 관측기를 적용하지 않았을 경우 파란색 점선과 같이 스테이지 커플링으로 인해 전체 스테이지의 위치가 1 트랙에서 최대 ±7nm 변화하는 것을 알 수 있다.
  • 대한 구조 특이치를 구했다. 본 논문에서의 변수 불확실성은 3.1 절에서 언급한 저주파 영역에서의 변수 불확실성으로 구성했고 본 논문 2장에서 측정된 a扁과 3가 15%와 5% 변화한다고 가정했다. 그림 11을 보면 그림 12을 통해 얻은 구조 특이치 값은 1을 넘지 않으므로 저이득 이론 (small gain 나ierm)에 의해 설계된 제어 시스템은 설정된 변수 불확실성에 대한 강인성이 보장되는 것을 알 수 있다[11].
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참고문헌 (12)

  1. E. Eleftheriou, T. Antonakopoulos, G. Binnig, G. Cherubini, M. Despont, A. Dholakia, U. Durig, M. Lantz, H. Pozidis, H. Rothuizen, and P. Vettiger, Millipede - a MEMS based scanning-probe data storage system,' IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 39 No.2, pp. 938 - 945, 2003 

  2. H. Pozidis, P. Achtold, J. Bonan, G. Cherubini, E. Eleftheriou, M. Despont and U. Drechsler, 'Scanning Probes Entering Data Storage: From Promise to Reality,' IBM research paper, 2006 

  3. A. Pantazi, A. Sebastian, G. Cherubini, M. Lantz, H. Pozidis, H. Routhuizen and E. Eletheriou, 'Control of MEMS-based scanning-probe data-storage devices,' IEEE Transactions on Control System Technology, Vol. 15, No.5, pp. 824-841, 2007 

  4. K. Ohishi, T. Miyazaki and Y. Nakamura, 'High performance ultra-low speed servo system based on doubly coprime factorization and instantaneous speed observer,' IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol. 1, No. 1, pp. 89-98, 1996 

  5. T. Umeno, T. Kaneko and Y. Hori, 'Robust servo system design with two degree of freedom and its application to novel motion control of robot manipulators,' IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 40, No.5, pp. 473-485, 1993 

  6. K. Yamada, S. Komada, M. Ishida and T. Hori, 'Characteristics of servo system using high order disturbance observer,' Proceedings of IEEE Conference on Decision and Control, pp. 3252-3257, 1996 

  7. Y. J. Choi, K. Yang, W. K. Chung, H. R. Kim and I. H. Suh, 'On the robustness and performance of disturbance observer for second order systems,' IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 48, No. 2, pp. 315-320, 2003 

  8. K. Glover and D. Mcfarlane, 'Robust stabilization of normalized coprime factor plant description $\text H_\infty$ bound uncertainty,' IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 34, No. 8, pp. 821-830, 1989 

  9. D. Mcfarlane and K. Glover, 'A loop shaping design procedure using $\text H_\infty$ synthesis,' IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 37, No.6, pp. 759-769, 1992 

  10. Jun. Moon, C. W. Lee, C. C. Chung and W. S. Kim, 'Design Disturbance Observer via Robust Stabilization and $\text H_\infty$ Loop Shaping Method,' Proceedings of 17th IFAC 2008 World Congress, Seoul, Korea, pp. 9272-9277, July, 2008 

  11. S. Skogestad and I. Postlethwaite, Multivariable Feedback Control 2nd edition, Wiley, 2005 

  12. G. Vinnicombe, Uncertainty and Feedback $\text H_\infty$ Loup Shaping and v-gap Metric, Imperial, College Press, 2001 

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