하이브리드 스테핑 모터는 내구성이 높고 토크 대 관성비가 좋기 때문에 높은 위치결정 정밀도를 가지고 있다. 때문에 정밀한 위치제어를 필요로 하는 곳에 널리 쓰이고 있다. 하지만 물리적인 스텝간격의 제한으로 인해 정밀도가 제한되고, 디텐트 토크의 영향에 의해 저속에서 토크 리플이 발생하고 공진에 의한 진동과 소음이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 스테핑 모터의 문제점을 해결하기 위한 방법 중 하나로 마이크로 스텝 구동을 들 수 있다. 일반적인 마이크로 스텝 구동 방식은 개루프로 기준신호를 인가하고, 인가된 기준신호로부터 구한 전류와 모터의 상에서 피드백 받은 전류를 측정하여 비교함으로써 ...
하이브리드 스테핑 모터는 내구성이 높고 토크 대 관성비가 좋기 때문에 높은 위치결정 정밀도를 가지고 있다. 때문에 정밀한 위치제어를 필요로 하는 곳에 널리 쓰이고 있다. 하지만 물리적인 스텝간격의 제한으로 인해 정밀도가 제한되고, 디텐트 토크의 영향에 의해 저속에서 토크 리플이 발생하고 공진에 의한 진동과 소음이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 스테핑 모터의 문제점을 해결하기 위한 방법 중 하나로 마이크로 스텝 구동을 들 수 있다. 일반적인 마이크로 스텝 구동 방식은 개루프로 기준신호를 인가하고, 인가된 기준신호로부터 구한 전류와 모터의 상에서 피드백 받은 전류를 측정하여 비교함으로써 펄스 폭 변조 신호를 생성한다. 그리고, 생성된 펄스 폭 변조 신호를 풀 브리지 형태로 구성된 제어용 스위치에 입력하여 모터 구동 전류를 출력하는 방식으로 구동된다. 본 논문에서는 기존 방식보다 정밀한 기준 신호 추종을 수행하는 제어기 설계를 위하여 마이크로 스텝 구동을 하기 위한 신호를 피드포워드로 인가해 주고, 각 상에 들어가는 전류를 측정하여 피드백 된 전류와 기준신호의 오차를 보상해주는 제어기를 설계 하였다. 그리고 드라이버는 전류 피드백 제어를 위한 PI 오차 증폭기를 사용하고 펄스 폭 변환방식으로 구동한다. 따라서 제안한 제어기는 DSP와 드라이버에서 모두 전류 피드백을 받는 2중 전류 피드백의 형태로 구성하였다. 제안된 제어기를 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증하였으며, 성능을 검증한 결과 기존 방식보다 구동 전류를 적게 소모하면서도 위치 오차와 속도 오차가 줄어들어 위치 추종 성능이 향상되었다.
하이브리드 스테핑 모터는 내구성이 높고 토크 대 관성비가 좋기 때문에 높은 위치결정 정밀도를 가지고 있다. 때문에 정밀한 위치제어를 필요로 하는 곳에 널리 쓰이고 있다. 하지만 물리적인 스텝간격의 제한으로 인해 정밀도가 제한되고, 디텐트 토크의 영향에 의해 저속에서 토크 리플이 발생하고 공진에 의한 진동과 소음이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 스테핑 모터의 문제점을 해결하기 위한 방법 중 하나로 마이크로 스텝 구동을 들 수 있다. 일반적인 마이크로 스텝 구동 방식은 개루프로 기준신호를 인가하고, 인가된 기준신호로부터 구한 전류와 모터의 상에서 피드백 받은 전류를 측정하여 비교함으로써 펄스 폭 변조 신호를 생성한다. 그리고, 생성된 펄스 폭 변조 신호를 풀 브리지 형태로 구성된 제어용 스위치에 입력하여 모터 구동 전류를 출력하는 방식으로 구동된다. 본 논문에서는 기존 방식보다 정밀한 기준 신호 추종을 수행하는 제어기 설계를 위하여 마이크로 스텝 구동을 하기 위한 신호를 피드포워드로 인가해 주고, 각 상에 들어가는 전류를 측정하여 피드백 된 전류와 기준신호의 오차를 보상해주는 제어기를 설계 하였다. 그리고 드라이버는 전류 피드백 제어를 위한 PI 오차 증폭기를 사용하고 펄스 폭 변환방식으로 구동한다. 따라서 제안한 제어기는 DSP와 드라이버에서 모두 전류 피드백을 받는 2중 전류 피드백의 형태로 구성하였다. 제안된 제어기를 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증하였으며, 성능을 검증한 결과 기존 방식보다 구동 전류를 적게 소모하면서도 위치 오차와 속도 오차가 줄어들어 위치 추종 성능이 향상되었다.
Hybrid stepping motor has merit of long life span, high torque-to-inertia ratio and high position accuracy. So, it is in widely use where precision position tracking control is needed. But it has demerits of position accuracy limitation due to physical distance of step width, torque ripple at low sp...
Hybrid stepping motor has merit of long life span, high torque-to-inertia ratio and high position accuracy. So, it is in widely use where precision position tracking control is needed. But it has demerits of position accuracy limitation due to physical distance of step width, torque ripple at low speed due to detent torque, and noise and vibration problem by resonance. To overcome the effect of these problems, microstepping operation is proposed. Generally, micro-stepping operates as follows. Apply reference voltage by openloop control method. And, PWM signal is generated by compare the reference current and the motor phase current which is measured by sensing resistor. Applying the PWM signal to the H-bridge structured Power FET, motor phase currents are generated. In this paper, to design the reference tracking controller more precise than previous works, feed-forward signal for micro-stepping is added. In addition, the controller which compensates the error between reference current and measured feedback current. And, motor driver using PI current controller and PWM signal is designed. As a result, proposed controller using double looped current feedback controller is designed. Controller performance is verified by simulation, and experiment. From the simulation and experiment results, the reference tracking performance is enhanced than previous micro-stepping method because velocity error and position error is reduced.
Hybrid stepping motor has merit of long life span, high torque-to-inertia ratio and high position accuracy. So, it is in widely use where precision position tracking control is needed. But it has demerits of position accuracy limitation due to physical distance of step width, torque ripple at low speed due to detent torque, and noise and vibration problem by resonance. To overcome the effect of these problems, microstepping operation is proposed. Generally, micro-stepping operates as follows. Apply reference voltage by openloop control method. And, PWM signal is generated by compare the reference current and the motor phase current which is measured by sensing resistor. Applying the PWM signal to the H-bridge structured Power FET, motor phase currents are generated. In this paper, to design the reference tracking controller more precise than previous works, feed-forward signal for micro-stepping is added. In addition, the controller which compensates the error between reference current and measured feedback current. And, motor driver using PI current controller and PWM signal is designed. As a result, proposed controller using double looped current feedback controller is designed. Controller performance is verified by simulation, and experiment. From the simulation and experiment results, the reference tracking performance is enhanced than previous micro-stepping method because velocity error and position error is reduced.
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