최근 산업현장에서 생산 자동화를 위해서는 정밀제조기기의 높은 생산성과 정확성이 요구된다. 이러한 성능 요구조건을 만족하기 위해서는 서보시스템에 정밀한 센서와 안정적인 구동 시스템, 그리고 신뢰성이 높은 제어기가 요구된다. 대부분의 산업현장에서 PID 제어기가 가장 많이 쓰이고 있다. 그러나 실제 산업현장의 서보시스템은 백래쉬, 마찰, 데드존, 축 정렬 불량과 같은 불확실성 요소를 포함하고 있는 비선형 시스템이다. 그러므로 PID제어로는 정밀 제어를 구현하는데 한계가 있다. 본 연구는 산업현장에서 실제로 쓰이는 서보시스템의 정밀한 위치 제어를 구현하기 위하여 2차 슬라이딩 모드 제어 기법인 Super Twisting ...
최근 산업현장에서 생산 자동화를 위해서는 정밀제조기기의 높은 생산성과 정확성이 요구된다. 이러한 성능 요구조건을 만족하기 위해서는 서보시스템에 정밀한 센서와 안정적인 구동 시스템, 그리고 신뢰성이 높은 제어기가 요구된다. 대부분의 산업현장에서 PID 제어기가 가장 많이 쓰이고 있다. 그러나 실제 산업현장의 서보시스템은 백래쉬, 마찰, 데드존, 축 정렬 불량과 같은 불확실성 요소를 포함하고 있는 비선형 시스템이다. 그러므로 PID제어로는 정밀 제어를 구현하는데 한계가 있다. 본 연구는 산업현장에서 실제로 쓰이는 서보시스템의 정밀한 위치 제어를 구현하기 위하여 2차 슬라이딩 모드 제어 기법인 Super Twisting Algorithm 슬라이딩 모드 제어기를 설계한다. 그리고 이 제어기는 안정성을 보장하기 위하여 2차 슬라이딩 모드 제어기법을 위한 특수한 Lyapunov 함수를 이용하여 안정도 증명을 한다. 그리고 불확실성을 보상하기 위하여 비선형 외란 관측기를 제어기에 결합한다. 그리고 설계된 제어시스템은 실제 산업용 서보시스템을 제어 대상으로 하는 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 성능을 검증한다.
최근 산업현장에서 생산 자동화를 위해서는 정밀제조기기의 높은 생산성과 정확성이 요구된다. 이러한 성능 요구조건을 만족하기 위해서는 서보시스템에 정밀한 센서와 안정적인 구동 시스템, 그리고 신뢰성이 높은 제어기가 요구된다. 대부분의 산업현장에서 PID 제어기가 가장 많이 쓰이고 있다. 그러나 실제 산업현장의 서보시스템은 백래쉬, 마찰, 데드존, 축 정렬 불량과 같은 불확실성 요소를 포함하고 있는 비선형 시스템이다. 그러므로 PID제어로는 정밀 제어를 구현하는데 한계가 있다. 본 연구는 산업현장에서 실제로 쓰이는 서보시스템의 정밀한 위치 제어를 구현하기 위하여 2차 슬라이딩 모드 제어 기법인 Super Twisting Algorithm 슬라이딩 모드 제어기를 설계한다. 그리고 이 제어기는 안정성을 보장하기 위하여 2차 슬라이딩 모드 제어기법을 위한 특수한 Lyapunov 함수를 이용하여 안정도 증명을 한다. 그리고 불확실성을 보상하기 위하여 비선형 외란 관측기를 제어기에 결합한다. 그리고 설계된 제어시스템은 실제 산업용 서보시스템을 제어 대상으로 하는 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 성능을 검증한다.
Recently, high productivity and accuracy have increased of precision manufacturing machines are required for production automation in industrial field. In order to meet these performance requirements, a precise sensor, a stable drive system, and a highly reliable controller are required in the servo...
Recently, high productivity and accuracy have increased of precision manufacturing machines are required for production automation in industrial field. In order to meet these performance requirements, a precise sensor, a stable drive system, and a highly reliable controller are required in the servo system. PID controllers are the most commonly used in most industrial applications. However, the actual servo system in the industrial field is a nonlinear system that includes uncertainties such as backlash, friction, dead zone, and misalignment of axes. Therefore, PID control has limitations in implementing precise control. In this research, a Super Twisting Algorithm sliding mode controller, which is a secondary sliding mode control technique, is designed to realize precise position control of servo system actually used in industrial field. And this controller prove stability by using special Lyapunov function for second sliding mode control technique to guarantee stability. Then, a nonlinear disturbance observer is coupled to the controller to compensate for the uncertainties. Finally the performance of designed control system is verified through simulations and experiments that control actual industrial servo system.
Recently, high productivity and accuracy have increased of precision manufacturing machines are required for production automation in industrial field. In order to meet these performance requirements, a precise sensor, a stable drive system, and a highly reliable controller are required in the servo system. PID controllers are the most commonly used in most industrial applications. However, the actual servo system in the industrial field is a nonlinear system that includes uncertainties such as backlash, friction, dead zone, and misalignment of axes. Therefore, PID control has limitations in implementing precise control. In this research, a Super Twisting Algorithm sliding mode controller, which is a secondary sliding mode control technique, is designed to realize precise position control of servo system actually used in industrial field. And this controller prove stability by using special Lyapunov function for second sliding mode control technique to guarantee stability. Then, a nonlinear disturbance observer is coupled to the controller to compensate for the uncertainties. Finally the performance of designed control system is verified through simulations and experiments that control actual industrial servo system.
주제어
#비선형 관측기 2차 슬라이딩 모드 Super Twisting Sliding Mode Control 산업용 서보시스템 직교좌표로봇 정밀위치제어
학위논문 정보
저자
정철수
학위수여기관
부산대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
기계공학부
지도교수
김종식
발행연도
2019
총페이지
vi, 83 장
키워드
비선형 관측기 2차 슬라이딩 모드 Super Twisting Sliding Mode Control 산업용 서보시스템 직교좌표로봇 정밀위치제어
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