[논문]복합연막탄 선회구동장치를 위한 정밀 BLDC 서보 위치 제어기 개발

구본민; 박무열; 최중경; 최승진

복합연막탄 선회구동장치를 위한 정밀 BLDC 서보 위치 제어기 개발
The Development of a Precision BLDC Servo Position Controller for the Composite Smoke Bomb Rotational Driving System 원문보기

구본민 (창원대학교) , 박무열 (창원대학교) , 최중경 (창원대학교) , 최승진

본 논문은 BLCD 모터를 사용하여 복합연막탄 선회구동 장치를 정밀 제어하는 시스템 설계 및 알고리즘 개발을 그 목적으로 하고 있다. 복합연막탄은 적위협의 시계를 가리는 역할을 하므로 매우 짧은 시간 내에 적 위협을 감지하고 그에 대응해야 하므로 빠른 응답성을 갖도록 설계 되어야 한다. 따라서 300Hz ${\sim}$ 500Hz의 빠른 전류 응답성을 가지는 전류 제어기를 설계하였으며 기존에 많이 사용되던 공간벡터 PWM을 사용하지 않고 MIX-MAX PWM 방식을 사용하여 연산속도를 향상 시켰다. 연막탄이 정확히 발사되기 위한 정밀 위치제어기를 제안하였으며 PC기반의 모니터링 프로그램을 통해 전류, 전압, 위치, 속도 등의 파라메터를 그래프로 확인 가능하도록 구현하였다. 부동소숫점 방식의 고속 DSP인 TMS320VC33을 사용하여 제어기를 구성 하였으며 PWM발생부는 CPLD인 EPM7128을 사용하여 구현 하였다.

This paper presents a study on the accuracy position Controller design for the Composite Smoke Bomb Rotational driving system using a BLDC servo motor. Function of Smoke Bomb is blind in the enermy's sight so that need to high response. The BLDC servo motor controller was designed with DSP(TMS320VC33), IGBT(Insulated Gate Bipolar. Transistor), IGBT gate driver and CPLD(EPM7128). This paper implements those control with vector control and MIN-MAX PWM. Vector control requires information about rotor positions, a resolver should be used to achieve that. The main controller is implemented with a TMS320VC33 high performance floating-point DSP(Digital Signal Process) and PWM Generator is embodied using EPM7128.

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

문제 정의

있다. 본 논문에서는 BLDC모터를 사용하여 복합연막탄의 선회구동부를 제어 하는 것을 그 목적으로 하고 있으므로 빠른 웅답특성을 갖는 시스템의 구성에 큰 비중을 두고 설계 되었다. 실제 구현된 시스템의 투시도를 그림 1-1 에 나타내었다.
본 논문은 BLDC 모터를 사용하여 복합연막탄 선회구동 장치에 사용될 정밀 위치제어기를 설계하는데 그 목적을 두고 연구 되었다. 빠른 응답 특성과 정밀한 위치제어를 위해 많은 연산량이 요구됨에 따라 옵셋 전압을 이용한 전압 변조 방식을 사용하여 연산량을 줄이고 고속의 부동 소수점 연산 전용의 DSP인 TMS320VC₃₃을 사용하여 빠른 처리가 가능한 제어 시스템을 구성하였다.

제안 방법

빠른 응답 특성과 정밀한 위치제어를 위해 많은 연산량이 요구됨에 따라 옵셋 전압을 이용한 전압 변조 방식을 사용하여 연산량을 줄이고 고속의 부동 소수점 연산 전용의 DSP인 TMS320VC₃₃을 사용하여 빠른 처리가 가능한 제어 시스템을 구성하였다. PWM 발생부는 CPLD(EPM7128)를 사용하여 소프트웨어적으로 구현하였다 . 이러한 시스템을 토대로 정밀 위치제어에 사용될 위치제어 알고리즘을 제안 하였으며 실제 실험을 통해 빠르고 정확한 위치제어가 이루어짐을 확인하였고, 실제 부하 조건의 시스템에 장착하여 우수한 성능을 검증하였다.
회전자의 위치정보를 획득하기 위해서 회전자에 레졸버나 엔코더, 또는 흘소자와 같은 위치 검출기를 부착하여야 한다. 구현된 시스템에서는 회전자의 절대 위치 검출을 위해 레졸버를 사용하였으며 아날로그 형태의 레졸버 출력을 RDC(Resolver to Digital Converter)를 통해 디지털 신호로 변환하여 그 절대 위치를 검출했다.
따라서 위치제어가 진행되어감에 따라 현재 구간이 가속, 정속, 감속중 어느 구간인지를 판별한 뒤 각 구간별로 그 스텝에 해당하는 면적을 통해 위치 지령을 생성해 내고 그 위치 지령과 센싱된 현재 위치로부터 위치오차를 계산하여 속도 지령을 만들어 내는 방법을 사용하였다. 이러한 형태로 제어를 할 경우 계산량이 많아지는 단점이 있으나 고속의 DSP를 사용하므로 그것은 그다지 큰 문제가 되지 않았으며 단순한 P 제어만을 사용하여 만족할 만한 제어 특성을 보였으며 일반적인 위치제어에서 나타나던 위치제어 시작 시점까지 위치 오차가 크게 누적되어 전류의 급격한 변화를 가져오던 문제를 줄일 수 있었다.
본 시스템에 제안된 위치제어 방법은 일반적인 위의 방법 대신 초기에 위치 지령으로부터 가속 구간, 정속구간, 감속구간을 지정한 뒤 각 구간별로 세분화된 위치 지령을 형성하는 방법을 제안하였다. 따라서 위치제어가 진행되어감에 따라 현재 구간이 가속, 정속, 감속중 어느 구간인지를 판별한 뒤 각 구간별로 그 스텝에 해당하는 면적을 통해 위치 지령을 생성해 내고 그 위치 지령과 센싱된 현재 위치로부터 위치오차를 계산하여 속도 지령을 만들어 내는 방법을 사용하였다.
그 목적을 두고 연구 되었다. 빠른 응답 특성과 정밀한 위치제어를 위해 많은 연산량이 요구됨에 따라 옵셋 전압을 이용한 전압 변조 방식을 사용하여 연산량을 줄이고 고속의 부동 소수점 연산 전용의 DSP인 TMS320VC₃₃을 사용하여 빠른 처리가 가능한 제어 시스템을 구성하였다. PWM 발생부는 CPLD(EPM7128)를 사용하여 소프트웨어적으로 구현하였다 .

대상 데이터

본 시스템에 사용된 전체적인 제어주기는 그림 2-3에서 보는 바와 같이 5L2us를 기준으로 전류제어를 수행하며 1ms 마다 속도제어와 위치제어를 수행하는 형태로 구성되어 있다.
전체적인 제어 시스템의 하드웨어 구성은 DSP(TMS320VC₃₃) 를 중심으로 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 와 IGBT의 게이트를 구동하기 위한 PWM펄스를 생성하는 CPLD부, 드라이버, 정류기와 평활용 콘덴서를 사용한 컨버터 부, 전동기의 각 상전류를 센싱하는 회로부, DC 링크 전압의 변동을 검출하는 회로부, 과 전압과 과전류로 인한 시스템 보호회로, 절대 위치 검출을 위한 레졸버 인터페이스부 등으로 크게 구성되어 있다. 본 논문에서는 BLDC모터를 사용하여 복합연막탄의 선회구동부를 제어 하는 것을 그 목적으로 하고 있으므로 빠른 웅답특성을 갖는 시스템의 구성에 큰 비중을 두고 설계 되었다.

이론/모형

그러나 SVMe 섹터 및 전압 변조 방식을 일일이 고려하여 구현되는 반면에, 옵셋 전압 방식은 SVM과 직류 링크 전압 이용률은 같지만, 섹터의 판별 없이 다양한 전압 변조 방식을 간단히 구현할 수 있어서 연산 수행 시간이 감소하는 장점이 있다. 본 논문에서는 옵셋(Offset) 전압을 이용한 전압변조 방식을 사용하였다.

성능/효과

본 논문에서 사용된 옵셋 전압을 이용한 전압 변조 방식은 옵셋 전압을 이용하여 폴전압을 결정한 후, 게이팅 인가시간을 직접적으로 계산하므로 간단히 구할 수 있다. 옵셋 전압 은 임의로 선정 가능하며 이 값에 따라 기존의 다양한 전압 변조 방식이 구현될 수 있다.
PWM 발생부는 CPLD(EPM7128)를 사용하여 소프트웨어적으로 구현하였다 . 이러한 시스템을 토대로 정밀 위치제어에 사용될 위치제어 알고리즘을 제안 하였으며 실제 실험을 통해 빠르고 정확한 위치제어가 이루어짐을 확인하였고, 실제 부하 조건의 시스템에 장착하여 우수한 성능을 검증하였다.
따라서 위치제어가 진행되어감에 따라 현재 구간이 가속, 정속, 감속중 어느 구간인지를 판별한 뒤 각 구간별로 그 스텝에 해당하는 면적을 통해 위치 지령을 생성해 내고 그 위치 지령과 센싱된 현재 위치로부터 위치오차를 계산하여 속도 지령을 만들어 내는 방법을 사용하였다. 이러한 형태로 제어를 할 경우 계산량이 많아지는 단점이 있으나 고속의 DSP를 사용하므로 그것은 그다지 큰 문제가 되지 않았으며 단순한 P 제어만을 사용하여 만족할 만한 제어 특성을 보였으며 일반적인 위치제어에서 나타나던 위치제어 시작 시점까지 위치 오차가 크게 누적되어 전류의 급격한 변화를 가져오던 문제를 줄일 수 있었다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

복합연막탄 선회구동장치를 위한 정밀 BLDC 서보 위치 제어기 개발
The Development of a Precision BLDC Servo Position Controller for the Composite Smoke Bomb Rotational Driving System 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

복합연막탄 선회구동장치를 위한 정밀 BLDC 서보 위치 제어기 개발 The Development of a Precision BLDC Servo Position Controller for the Composite Smoke Bomb Rotational Driving System 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

복합연막탄 선회구동장치를 위한 정밀 BLDC 서보 위치 제어기 개발
The Development of a Precision BLDC Servo Position Controller for the Composite Smoke Bomb Rotational Driving System 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper