$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

LabVIEW의 모델기반 제어기 설계와 Compact RIO를 이용한 직류전동기 구동 시스템
DC Motor Drive System Using Model Based Cotroller Design of LabVIEW and Compact RIO 원문보기

대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회, 2007 July 18, 2007년, pp.1956 - 1957  

송의섭 (순천향대학교 전기통신시스템공학과) ,  이희준 (순천향대학교 전기통신시스템공학과) ,  이용석 (순천향대학교 전기통신시스템공학과) ,  지준근 (순천향대학교 전기통신시스템공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 논문에서는 모델기반의 제어기 설계 프로그램인 National Instruments(NI)사의 System Identification Toolkit과 Control Design Toolkit, Simulation module을 사용하여 기존의 제어기 설계방식 보다 쉽고 편리하게 제어기를 설계할 수 있었다. 직류전동기의 속도 제어시스템을 구현하기 위해서 하드웨어는 NI사에서 제공하는 실시간 제어기(Real-Time Controller:RT) CompactRIO를 사용하였다. 먼저는, 테스트 입력 신호를 전동기에 인가하고 얻은 출력신호를 통해 제어대상 플랜트인 직류전동기 구동시스템의 전달함수를 구할 수 있었다. 다음으로는 원하는 제어응답성능을 갖는 극점, 영점 제어기를 설계한 후, 모의실험을 통해 속도제어응답을 확인할 수 있었고, 실시간프로그램으로 다운로드하여 실제 전동기 구동시스템의 실험을 통해서 설계된 속도제어기의 응답 결과를 모의실험과 비교하여 검증하였다.

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • System ID를 사용하여 구해진 전동기의 전달함수와 Control Design 을 사용하여 구해진 제어기를 가지고 시뮬레이션을 하여 보았다. 그림 6 은 시뮬레이션의 결과이다.
  • cRIO는 Real-Time 컨트롤러가 내장되어 있다. cRIO 임베디드 시스템은 LabVIEW Real-Time 어플리케이션을 안정적이고 결정적으로 실행하는 산업용 200MHz 펜티엄 클래스 프로세서를 포함하고, 내장된 수천 개의 LabVIEW 함수에서 선택하여, 실시간 제어, 분석, 데이터 로깅 및 통신용 멀티스레드 임베디드 시스템을 구축할 수 있게 하였다. 이러한 Real-Time시스템은 높은 신뢰성을 가지고 어플리케이션의 완성도를 높인다.
  • 극배치법이란 극점의위치와 시스템 성능과의 관계를 고려하여 폐루프 시스템의 극점들의 위치를 적절히 지정하고 이 위치에 폐루프 시스템의 극점이 놓이도록 제어기를 설계함으로써 원하는 성능목표를 이루는 제어기 설계방식을 말한다. 본 논문에서는 적절한 극점의 위치를 찾기 위해 비례 이득, 영점, 극점의 조절 게이지로 그림 5에서 보여지는 폐루프 시스템에 대한 단위 스텝 응답의 상승시간, 정착시간, 오버슈트를 조절하였다.
  • 이러한 요구 조건을 만족시키는 제어시스템 설계도구로서 그래픽기반 프로그램인 LabVIEW가 있고 실시간 제어가능한 시스템으로서 NI사가 제공하는 CompactRIO(이하 cRIO)가 있다. 본 연구에서는 cRIO의 실시간 제어시스템과 LabVIEW 프로그램의 System Identification Toolkit과 Control Design Toolkit, Simulation Module을 사용하여 쉽고 빠르게 직류전동기 구동 시스템의 속도제어기 설계 및 실시간 실험을 하였다.
  • 이러한 Real-Time시스템은 높은 신뢰성을 가지고 어플리케이션의 완성도를 높인다. 본 연구에서는 실시간 시스템을 사용하여 직류 전동기를 실시간으로 제어 하였고, 실시간으로 모의실험과 비교할 수 있었다.
  • 그림 3은 LabVIEW 프로그램의 개요를 나타낸 것이다. 연구에서는직류 전동기에 자극을 주고 그에 대한 응답을 받아 시스템 식별 (System Identification; 이하 ID)을 하였고 System ID로 추정하여 찾은모델을 Control Design Toolkit를 사용하여 제어기를 설계한다. 설계된제어기로 Simulation Module을 사용하여 시뮬레이션한 결과와 실제 직류 전동기의 실험결과를 비교 검증한다.
  • 시스템 식별에서 모델의 전달함수를 구함으로써 상승시간(rise time), 정착시간(Setting time), 오버슈트(Overshoot)에 대한 요구조건에 맞는제어기를 설계할 수 있게 되었다. 그림 5에서 보여지는 Control Design 프로그램의 프런트 패널은 종속제어기를 플랜트 앞에 놓는 방식에 따라서 폐루프시스템의 동작이 어떻게 결정되는 지를 보여준다.

대상 데이터

  • 이점은 어플리케이션에 따라 필드를 재구성할 수 있다. 연구에서는 NI사에서 제공해 주는 cRIO의 FPGA를 사용하였다.
  • 전압 제어 방식의 PWM 서보 증폭기는 전동기에 인가되는 전압을 제어함으로써 전동기를 제어하게 된다. 본 연구에서는 직류전동기 구동회로에 L298이라는 H-브리지 서보 증폭기를 사용하였다.

데이터처리

  • 연구에서는직류 전동기에 자극을 주고 그에 대한 응답을 받아 시스템 식별 (System Identification; 이하 ID)을 하였고 System ID로 추정하여 찾은모델을 Control Design Toolkit를 사용하여 제어기를 설계한다. 설계된제어기로 Simulation Module을 사용하여 시뮬레이션한 결과와 실제 직류 전동기의 실험결과를 비교 검증한다.
  • System ID를 하기 위해 자극을 주고 받는 응답이 있어야 한다. 이 응답으로 추정한 모델의 모델 식을 만들고 만들어진 모델식은 시뮬레이션을 통해 검증과 분석을 한다.

이론/모형

  • 본 연구에서는 직류전동기 구동시스템의 전달함수를 구하기 위해 System Identification Toolkit을 사용하였고, 속도제어기 설계를 위해 Control Design Toolkit을 사용하였다. System Identification Toolkite직류전동기의 정수와 시스템 파라미터를 몰라도 전동기 구동 시스템의전달함수를 구할 수 있었고, Control Design Toolkit으로는 보다 쉽게속도제어기를 설계할 수 있었다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로