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문제 정의
- 본 논문에서는 관로를 포함한 공기압실린더 위치 제어계의 선형 모델을 유도하기 위하여 관로의 동 특성을 고려한 위치 제어계 모델을제안하였다. 본 논문에서 제안한 관로 모델은 시간 지연 요소와 관로 양단 압력의 전달 특성을 고려한 모델이고 관로의 길이와 직경에 따라서 변화하는 선형 전달 함수의 형태이므로 관로 모델을포함한 제어기를 용이하게 설계할 수 있다.
가설 설정
- Fig. 7~14 에서 기존 연구에서 사용한 모델과 본 논문에서 제안하는 모델을 비교하면 기존 모델에서는 관로의 전달 특성을 단순한 시간 지연으로 가정하고 있고, 제안하는 모델에서는 관로의 전달 특성을 시간 지연 특성과 아울러 주파수 대역에 따라서 이득이 변화하는 모델로 가정하고 있다. 그러므로 위치 제어계의 동특성과 비교하여 관로의 대역폭이 충분히 큰 경우에는 양 모델의 차이가 없지만 관로의 길이가 길어지면 식 (2)에 의하여 관로의 대역폭이 작아지므로 관로의 영향에 의하여 제어계의 제어 성능이 변화할 수 있고, 이 러한 특성은 기존 모델을 이용한 경우에는 파악할 수 없으므로 본 논문에서 제안하는 모델이 기존모델보다 타당한 모델임을 알 수 있다.
- ③ 제어 밸브의 동 특성은 위치 제어계의 동 특성과 비교하여 현저히 빠르므로 제어 밸브는 시간지연 요소 만으로 가정하며 제어 밸브의 시간 지연 특성은 제어계의 안정성에 영향을 끼친다.
- 관로는 압축 공기를 실린더로 공급하기 위한 필수 요소이지만 모델링이 용이하지 않기 때문에 현재까지의 연구에서는 단순한 시간 지연 요소로 가정하였다. 본 논문에서는 관로를 포함한 공기압실린더 위치 제어계의 선형 모델을 유도하기 위하여 관로의 동 특성을 고려한 위치 제어계 모델을제안하였다.
- 미치는 영향은 무시할 수 있다. 그러므로, 본 논문에서는 비압축성 유동 모델에서 도출된 1 차공진 주파수를 이용하여 관로의 전달 특성을 2 차계로 기술하고 감쇠비 및 이득은 직경과 길이에 따라서 변화한다고 가정하여 위치 제어계 모델을 구성하였다. 제안한 모델의 타당성은 제안한 모델의 시뮬레이션 결과와 실험 결과 및 관로를 용적과 시간 지연 요소로 가정한 기존 모델의 시뮬레이션 결과와의 비교를 통하여 검증하였다.
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