모터는 전원의 종류에 따라 크게 DC 모터와 AC 모터로 나눌 수 있다. 계자 전류와 전기자 전류를 독립적으로 제어할 수 있는 구조를 가진 DC 모터는 고정자로 영구자석을 사용하고, 회전자(전기자)로 코일을 사용하여 구성한 것으로, 전기자에 흐르는 전류의 방향을 전환함으로써 자력의 반발, 흡인력으로 ...
모터는 전원의 종류에 따라 크게 DC 모터와 AC 모터로 나눌 수 있다. 계자 전류와 전기자 전류를 독립적으로 제어할 수 있는 구조를 가진 DC 모터는 고정자로 영구자석을 사용하고, 회전자(전기자)로 코일을 사용하여 구성한 것으로, 전기자에 흐르는 전류의 방향을 전환함으로써 자력의 반발, 흡인력으로 회전력을 생성시키는 모터로써, 위치 및 속도제어의 용이성 때문에 대부분의 서보 시스템에 많이 사용되어 왔다. 그러나 DC 모터는 브러시를 통한 기계적인 정류(mechanical commutation)로 모터를 구동하기 때문에 소음이 발생하고 브러시의 마모로 인한 손실과 성능의 저하가 일어나므로 정기적인 보수가 필요하게 된다. 또한 정류한계가 존재하므로 고속 및 대용량의 제작이 불가능하다. 이에 반해 이런 제약조건이 없는 AC 모터는 브러시가 없어, 구조가 간단하고 견고한 반면에 비선형적인 특성이 있어 복잡한 연산을 필요로 하므로 제어의 복잡성과 제어기제작의 어려움이 있었다. 이런 문제점을 보완하기 위해 만든 BLDC 모터는 최근에 산업기술의 정밀화, 다기능화가 진행됨에 따라 FA, OA, 정밀분야, 정보기기 분야 등에서 수요가 급속도로 증가되고 있다. BLDC 모터는 브러시가 있는 DC 모터에 비해 신뢰성과 효율이 높고 소음이 적으며 마모부품이 적어서 수명이 길고, 정류자에서 발생하는 스파크가 없으며, 전자기적인 노이즈가 적다는 장점이 있다. 그리고 대부분의 경우에 고정자로 사용하고 있는 몸통 부분에 권선이 감겨져 있기 때문에 방열에 유리하다. BLDC 모터는 역기전압의 파형이 사다리꼴인 경우에는 BLDC 모터라고 부르고, 역기전압의 파형이 사인곡선 형태인 경우에는 PMSM(Permanent Magnetic Synchronous Motor)라고 부르고 있지만, 두가지를 모두 통칭하여 BLDC 모터라고 부르기도 한다. BLDC 모터의 경우에는 권선을 감는 방식이 집중권 방식으로 되어 있으며, 동일 조건인 경우에 PMSM보다 높은 토크를 발생시킬 수 있으며, 고속 회전이 가능하다. 반면 PMSM의 경우에는 분포권 방식으로 권선이 감겨져 있으며, BLDC 모터보다 효율이 높고 정밀한 제어가 가능하다. BLDC 모터는 브러시를 없애고 전자적인 정류자를 사용한다는 것이 DC 모터와 다르다. 따라서 회전자는 영구자석을 사용하고 고정자에는 권선을 감아서 권선에 흐르는 전류의 방향을 바꾸어 줌으로서 내부에 있는 영구자석과의 반발력과 인력을 만들어 줌으로서 회전력을 얻는다. 모터의 발전과 함께 모터제어를 위한 제어기 또한 발전을 거듭하고 있다. BLDC 모터를 제어하는데 있어서 가장 많이 사용되는 제어기는 PI제어기 이다. PI 제어기는 그 설계방식에 있어서 종래의 유압식, 공기압식, 전기식 등의 아날로그 방식을 거쳐 마이크로프로세서에 의한 디지털 방식으로 발전하였으며, 온라인 자동조정 방식의 PI제어, I-PD 제어, Sample치 PI 제어, 2자유도 PI 제어 등의 다양하고도 새로운 방법이 제안되어져 왔다. 그러나 PI 제어기는 오버슈트와 느린 정착시간을 가지는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 PI 제어기의 문제점을 해결하기 위하여 PI 제어기 출력과 시스템 출력의 차에 P 이득을 추가하는 새로운 제어기를 제안 한다. 제안한 제어기의 이득 설정은 추가된 P 이득을 1로 두고 기존 PI 제어기와 응답특성이 유사한 PI 이득을 구한 후 응답특성을 개선하기 위하여 P 이득을 추가 설정 한다. 제안한 방법과 기존 방법의 성능을 비교하기 위하여 MATLAB Simulink를 이용한 모의실험을 수행한다. 모의실험 결과, 제안한 방법이 기존 방법 보다 우수한 성능을 가짐을 확인한다.
모터는 전원의 종류에 따라 크게 DC 모터와 AC 모터로 나눌 수 있다. 계자 전류와 전기자 전류를 독립적으로 제어할 수 있는 구조를 가진 DC 모터는 고정자로 영구자석을 사용하고, 회전자(전기자)로 코일을 사용하여 구성한 것으로, 전기자에 흐르는 전류의 방향을 전환함으로써 자력의 반발, 흡인력으로 회전력을 생성시키는 모터로써, 위치 및 속도제어의 용이성 때문에 대부분의 서보 시스템에 많이 사용되어 왔다. 그러나 DC 모터는 브러시를 통한 기계적인 정류(mechanical commutation)로 모터를 구동하기 때문에 소음이 발생하고 브러시의 마모로 인한 손실과 성능의 저하가 일어나므로 정기적인 보수가 필요하게 된다. 또한 정류한계가 존재하므로 고속 및 대용량의 제작이 불가능하다. 이에 반해 이런 제약조건이 없는 AC 모터는 브러시가 없어, 구조가 간단하고 견고한 반면에 비선형적인 특성이 있어 복잡한 연산을 필요로 하므로 제어의 복잡성과 제어기제작의 어려움이 있었다. 이런 문제점을 보완하기 위해 만든 BLDC 모터는 최근에 산업기술의 정밀화, 다기능화가 진행됨에 따라 FA, OA, 정밀분야, 정보기기 분야 등에서 수요가 급속도로 증가되고 있다. BLDC 모터는 브러시가 있는 DC 모터에 비해 신뢰성과 효율이 높고 소음이 적으며 마모부품이 적어서 수명이 길고, 정류자에서 발생하는 스파크가 없으며, 전자기적인 노이즈가 적다는 장점이 있다. 그리고 대부분의 경우에 고정자로 사용하고 있는 몸통 부분에 권선이 감겨져 있기 때문에 방열에 유리하다. BLDC 모터는 역기전압의 파형이 사다리꼴인 경우에는 BLDC 모터라고 부르고, 역기전압의 파형이 사인곡선 형태인 경우에는 PMSM(Permanent Magnetic Synchronous Motor)라고 부르고 있지만, 두가지를 모두 통칭하여 BLDC 모터라고 부르기도 한다. BLDC 모터의 경우에는 권선을 감는 방식이 집중권 방식으로 되어 있으며, 동일 조건인 경우에 PMSM보다 높은 토크를 발생시킬 수 있으며, 고속 회전이 가능하다. 반면 PMSM의 경우에는 분포권 방식으로 권선이 감겨져 있으며, BLDC 모터보다 효율이 높고 정밀한 제어가 가능하다. BLDC 모터는 브러시를 없애고 전자적인 정류자를 사용한다는 것이 DC 모터와 다르다. 따라서 회전자는 영구자석을 사용하고 고정자에는 권선을 감아서 권선에 흐르는 전류의 방향을 바꾸어 줌으로서 내부에 있는 영구자석과의 반발력과 인력을 만들어 줌으로서 회전력을 얻는다. 모터의 발전과 함께 모터제어를 위한 제어기 또한 발전을 거듭하고 있다. BLDC 모터를 제어하는데 있어서 가장 많이 사용되는 제어기는 PI제어기 이다. PI 제어기는 그 설계방식에 있어서 종래의 유압식, 공기압식, 전기식 등의 아날로그 방식을 거쳐 마이크로프로세서에 의한 디지털 방식으로 발전하였으며, 온라인 자동조정 방식의 PI제어, I-PD 제어, Sample치 PI 제어, 2자유도 PI 제어 등의 다양하고도 새로운 방법이 제안되어져 왔다. 그러나 PI 제어기는 오버슈트와 느린 정착시간을 가지는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 PI 제어기의 문제점을 해결하기 위하여 PI 제어기 출력과 시스템 출력의 차에 P 이득을 추가하는 새로운 제어기를 제안 한다. 제안한 제어기의 이득 설정은 추가된 P 이득을 1로 두고 기존 PI 제어기와 응답특성이 유사한 PI 이득을 구한 후 응답특성을 개선하기 위하여 P 이득을 추가 설정 한다. 제안한 방법과 기존 방법의 성능을 비교하기 위하여 MATLAB Simulink를 이용한 모의실험을 수행한다. 모의실험 결과, 제안한 방법이 기존 방법 보다 우수한 성능을 가짐을 확인한다.
With development of the motor the controller for a motor control also repeats a development. PI-controller is plentifully used to control BLDC motor. PI controller has developed pass by analog method like pressure, air press, and electricity, to digital method with micro process and it has suggested...
With development of the motor the controller for a motor control also repeats a development. PI-controller is plentifully used to control BLDC motor. PI controller has developed pass by analog method like pressure, air press, and electricity, to digital method with micro process and it has suggested new types which on-line control PI control, I-PD control, sample PI control, 2loop PI control. However it has problems in overshoot and setting time. Consequently, in order to solve the problem point of PI controllers from the present paper propose new type of controller which adds P gain difference between PI controller output and system output. Gain tuning of Suggested controller which added P gain at 1, after yielding PI gain from having similar response quality with previous PI controller and add P gain to improve response quality. To compare with the previous one and the proposed one simulate with MATLAB Simulink. Simulation result, having the efficiency where the method which proposes is excellent existing method confirms.
With development of the motor the controller for a motor control also repeats a development. PI-controller is plentifully used to control BLDC motor. PI controller has developed pass by analog method like pressure, air press, and electricity, to digital method with micro process and it has suggested new types which on-line control PI control, I-PD control, sample PI control, 2loop PI control. However it has problems in overshoot and setting time. Consequently, in order to solve the problem point of PI controllers from the present paper propose new type of controller which adds P gain difference between PI controller output and system output. Gain tuning of Suggested controller which added P gain at 1, after yielding PI gain from having similar response quality with previous PI controller and add P gain to improve response quality. To compare with the previous one and the proposed one simulate with MATLAB Simulink. Simulation result, having the efficiency where the method which proposes is excellent existing method confirms.
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