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제안 방법
- IMP 는 특정 주파수 범위의 주기적인 외란을 제거하는데 효과적으로 사용할 수가 있다.(4) 디스크 편심에 의한 외란은 디스크 회전 주파수와 같은 주파수를 가지므로 회전 주파수 영역의 외란을 제거하기 위해 IMP 를 추가로 적용하였다. DOB 와 IMP 의 외란 저감 성능을 확인하기 위해 트랙킹 서보 시뮬레이션을 통해 잔류오차의 감소를 확인하였다.
- (4) 디스크 편심에 의한 외란은 디스크 회전 주파수와 같은 주파수를 가지므로 회전 주파수 영역의 외란을 제거하기 위해 IMP 를 추가로 적용하였다. DOB 와 IMP 의 외란 저감 성능을 확인하기 위해 트랙킹 서보 시뮬레이션을 통해 잔류오차의 감소를 확인하였다.
- NFR 트랙킹 서보 시스템에 DOB 와 IMP 를 적용 하여 트랙킹 서보 시뮬레이션을 실시하였다. 갭 서보 실험 결과를 통해, 360rpm 에서 편심량이 약 49µm 이며, 트랙킹 에러신호의 크기가 약 ±1V 임을 확인하였다.
- (2,3) 트랙킹 서보 성능에 가장 큰 영향을 미치는 외란은 디스크 편심에 의한 디스크 래디얼(radial) 방향으로의 트랙 런아웃(run-out)이다. 디스크의 편심은 디스크의 중심과 디스크 회전 중심이 다르기 때문에 발생하며, 편심에 의한 외란을 제거하기 위해 DOB 를 적용하였다. IMP 는 특정 주파수 범위의 주기적인 외란을 제거하는데 효과적으로 사용할 수가 있다.
- 설계한 제어기의 샘플링 주파수는 100kHz 이며, 갭서보 방향의 개루프 전달함수의 크기는 90dB 이고, 트랙킹 방향의 전달함수의 크기는 80dB 이다. 또한, 위상 여유가 30 도 이상이 되도록 기본제어기를 설계하였으며, Fig.4 는 갭 서보 기본 제어기와 트래깅 서보 기본 제어기의 개루프 전달함수이다.
- 트랙킹 서보 시스템 성능에 가장 큰 영향을 미치는 외란은 디스크 편심에 의한 디스크 래디얼 (radial) 방향으로의 트랙 런아웃(run-out)이다. 이편심을 효과적으로 억압하기 위한 방안으로, DOB 를 NFR 트랙킹 서보 시스템에 적용하였다. 그 결과, 전체 제어 시스템의 대역폭, 이득 여유, 위상여유를 크게 변화시키지 않으면서 저주파 영역에서의 개루프 전달함수의 크기를 증가시켜 편심에 의한 외란의 영향을 억제하여, 기본제어기만 사용했을 경우 보다 잔류 오차를 감소시킬 수 있었다.
- 주파수 응답특성 측정장비로 LDV(laser doppler vibrometer)와 DSA (dynamic signal analyzer)를 사용하였다. 플랜트의 0 ~ 50kHz 주파수 영역에서의 주파수 응답 특성은 Fig.
대상 데이터
- NFR 서보 시스템의 기본제어기로는 앞섬 보상기 (lead compensator)와 뒷섬 보상기(lag compensator)를 사용하였다. 설계한 제어기의 샘플링 주파수는 100kHz 이며, 갭서보 방향의 개루프 전달함수의 크기는 90dB 이고, 트랙킹 방향의 전달함수의 크기는 80dB 이다. 또한, 위상 여유가 30 도 이상이 되도록 기본제어기를 설계하였으며, Fig.
이론/모형
- NFR 서보 시스템의 제어기로는 dSPACE 를 사용하였다.
- 본 논문에서는 NFR 트랙킹 서보의 성능을 증가시키기 위해 외란 관측기(disturbance observer, DOB) 와 내부모델원리(internal model principle, IMP)를 적용하였다. DOB 는 측정된 출력과 공칭 모델의 역함수를 통해 추측한 제어입력과 실제 제어 모델에 적용된 제어 입력 차이를 외란으로 하여 그 외란을 제거하는 추가 입력 제어기의 일종으로, 외란 제거에 널리 사용되는 제어기 중 하나이다.
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