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문제 정의
- 기존의 많은 연구를 통하여 이러한 추력 리플을 보상하는 방법들이 제시되었다 [3, 4], 기존의 연구에서 제시된 추력 리플 보상 방법은 BLDC 전동기의 역기전력을 측정하여 이를 보상하는 방법이나 BLDC 구동 신호의 시퀀스를 조정하여 추력 리플을 보상하는 방법 둥이 있다. 본 논문에서는 반도체 제조 공정에 사용되는 stage에 대한 정밀제어의 기반기술로서 1축 선형 브러시 리스 DC 모터에 대한 정밀 위치 제어를 수행하기 위하여 모델링에서 비선형적인 요소로 작용하는 추력 리플을 보상하기 위해 스트레인 게이지를 이용하여 모터의 위치에 대한 출력 추력을 측정하고 이를 이용하여 추력 리플을 보상함으로서 제어기 설계시 선형 모델에 대한 설계롤 할 수 있도록 하는 방법을 제안하였다. 또한 위치제어 루프 구성시 전류제어 루프의 바깥쪽에 위치제어 루프만을 사용하는 경우와 위치제어 루프 및 속도제어 루프를 동시에 사용하는 경우를 비교하여 위치 및 속도 제어루프를 동시에 사용하는 것이 더욱 정밀한 위치제어를 할 수 있음을 보였다.
- 따라서 모터 내부의 전기적인 루프를 고려하지 않고 모터의 관성과 마찰계수만을 고려하는 선형시스템에 대하여 제어기를 설계하는 것이 가능하다. 본 논문에서는 선형 브러시리스 모터의 위치제어를 위하여 위치 제어루프만 구성한 경우와 위치제어 루프와 속도제어 루프를 동시에 구성한 경우에 대해서 실험을 수행하였다. 본 논문에서 구성한 제어루프를 그림 2.
- 본 논문에서는 선형 브러시리스 모터의 추력 (thrust force)을 전류에 따라 측정하고 이를 바탕으로 공간도형 상에서 평면의 방정식을 유도하여 추력 리플을 보상하는 알고리즘을 제안하였다. 또한 이를 바탕으로 하여 위치 제어 루프를 구성하고 실험을 통하여 5[ pm] 정밀도의 위치제어 추종 성능을 검증하였다.
- 따라서 브러시리스 모터의 제어에 있어서 이러한 추력 리플을 최대한 보상해주는 것이 중요하다. 본 논문에서는 전류에 따른 선형 브러시리스 모터의 추력 리플을 측정하고 이를 이용하여 추력 리플을 보상하는 알고리즘을 제안하였다. 먼저 본 논문에서 사용한 브러시 리스 모터에 대해 그림 2.
가설 설정
- 8(a)와 2.9(a)의 제어 블록도에서 전류제어기 부분은 선형 증폭기에서 담당하고 있으며 앞에서 제안한 방법에 의하여 추력 리플을 보상함으로서 가운데의 전기적 부분에 해당되는 전달함수를 1로 가정할 수 있다. 따라서 그림 2.
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