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[국내논문] 높은 자기부상 정밀도를 갖는 자기베어링 제어기 개발
Development of Magnetic Bearing Controller with High Magnetic Levitation Accuracy 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.19 no.1, 2019년, pp.225 - 229  

이석원 (한국산업기술대학교 메카트로닉스공학과) ,  허헌 (한국산업기술대학교 메카트로닉스공학과)

초록
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자기베어링은 기계적인 마찰이 없고 안정적인 동역학 특성을 갖기 때문에 진공 및 청정 환경이나 고정도가 요구되는 분야에서 많이 활용되고 있다. 그러나 자기베어링은 다양한 장점에도 불구하고 일반적으로 제어기가 복잡해서 적용 범위의 확산이 제한적이다. 본 논문에서는 복잡도가 낮은 디지털 방식의 자기베어링 제어기를 제안하였다. 또한 디지털 제어기 성능열화의 주된 원인인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정에서 발생하는 오류와 제어 알고리즘 구현상의 문제점들을 분석하고 해결하였다. 제안한 제어기를 실제 자기베어링에 적용한 실험을 통해 제어기가 자기부상 목표 정밀도를 갖는 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Magnetic bearings are widely used in vacuum and clean environments or in high-precision applications, because they have no mechanical friction and have stable dynamic characteristics. Despite the aforementioned advantages of magnetic bearings, their applications are generally limited due to the cont...

Keyword

#Magnetic bearing   #Magnetic levitation   #Digital controller   #Quantization error  

표/그림 (7)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 자기부상모터 시스템에서 핵심 부품인 자기베어링 제어를 위한 제어기 구성 및 알고리즘을 제안하고 실제 제어기를 구현하여 그 실험 결과를 분석하였다. 구현한 시스템의 운용 실험 결과 실제 장비에 적용할 수 있는 자기부상 정밀도를 달성할 수 있음을 확인하였다
  • 본 논문에서는 진공 및 청정 환경에서의 고속 모션 제어에 적합한 자기부상 기술의 핵심적인 요소인 자기베어링 제어 기법을 제안하고 제어기를 구현하여 실험결과를 제시하였다. 실험 결과는 실제적인 자기부상 동작 영역에서 안정적인 자기부상 정밀도를 보여주었으며, 이 결과를 바탕으로 한 자기부상 기술은 다양한 반도체 공정 및 로봇 제어기 개발에 활용할 수 있으리라 기대된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자기베어링의 특징은? 자기베어링은 대상 물체를 자력을 이용하여 공중으로 부상시키기 때문에 접촉으로 인한 기계적인 마찰이 거의없고, 이로 인해 윤활유가 필요하지 않아 진공 및 청정 환경에서 사용하기에 적합한 특성을 갖고 있다. 또한 자기베어링의 능동제어를 통하여 일반 베어링에서는 불가능한, 대상 기계의 공진영역에서의 안정적인 동역학적 움직임을 얻을 수 있다.
자기베어링이 진공 및 청정 환경 등의 분야에 많이 활용되는 이유는? 자기베어링은 기계적인 마찰이 없고 안정적인 동역학 특성을 갖기 때문에 진공 및 청정 환경이나 고정도가 요구되는 분야에서 많이 활용되고 있다. 그러나 자기베어링은 다양한 장점에도 불구하고 일반적으로 제어기가 복잡해서 적용 범위의 확산이 제한적이다.
자기베어링이 안정적인 동역학 특성 등의 장점에도 불구하고 적용 범위의 확산이 제한적인 이유는? 자기베어링은 기계적인 마찰이 없고 안정적인 동역학 특성을 갖기 때문에 진공 및 청정 환경이나 고정도가 요구되는 분야에서 많이 활용되고 있다. 그러나 자기베어링은 다양한 장점에도 불구하고 일반적으로 제어기가 복잡해서 적용 범위의 확산이 제한적이다. 본 논문에서는 복잡도가 낮은 디지털 방식의 자기베어링 제어기를 제안하였다.
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참고문헌 (8)

  1. Lang, J. Wassermann and H. Springer, "Adaptive vibration control of a rigid rotor supported by active magnetic bearings," ASME J. Eng. Gas. Turb. Power, vol. 118, no. 4, pp. 825-829, 1996. 

    상세보기 crossref

  2. G. Schweitzer and E. Maslen, Magnetic Bearings: Theory, Design and Application to Rotating Machinery, Berlin, Germany: Springer-Verlag, 2009. 

  3. H. J. Yeo, "Design and Implementation of a Robust Controller Using DSP," Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society(JKAIS), Vol. 7, No. 3, pp. 325-331, 2006. 

  4. H. S. Cho, "Design of PID-Expert hybrid Controllers," The Journal of KIIECT, Vol. 2, No. 3, pp. 103-108, 2009. 

  5. G. F. Franklin, J. D. Powell and A. Emami-Naeini, Feedback Control of Dynamic Systems. New Jersey: Prentice Hall, 2002. 

  6. E. C. Ifeachor and B. W. Jervis, Digital Signal Processing: A Practical Approach, 2nd ed. Harlow, U.K.: Prentice-Hall, 2002. 

  7. K. J. Astriim and L. Rundqwist. "Integrator windup and how to avoid it". In Proceedings of the 1989 American Control Conference, pp. 1693-1698, 1989. 

  8. S. D. Welsby and T. Hitz, "True Position Measurement with Eddy Current Technology". Sensors Magazine, vol. 14, no. 11, pp. 30-40, 1997. 

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