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정밀 위치제어를 위한 Piezo Actuator의 제어기 연구 및 제작
A Controller Study and Design for Precise Piezo Actuator 원문보기

대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회, 2011 July 20, 2011년, pp.1764 - 1765  

이세린 (한국산업기술대학교 에너지대학원 전기공학과) ,  김철오 (한국산업기술대학교 에너지대학원 전기공학과) ,  임계영 (한국산업기술대학교 에너지전기공학과)

초록
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피에조 액추에이터는 세라믹 소재의 압전 특성을 이용한 전기식 액추에이터로, 이에 사용되어지는 세라믹스는 전자분야의 기초재료로 다양한 연구가 이루어지고 있다. 통신기기, 의료기기, 초정밀 액추에이터, 초음파 모터 등 각종 정밀 센서와 측정 계측기기와 같이 가정용에서부터 첨단 기술 분야 까지 광범위하게 이루어지고 있다. 이와 같이 첨단 기술 분야에 각광 받고 있는 압전 소재 제품중, 본 논문에서는 국내 개발 및 시장 진입이 어려운 초정밀 액추에이터를 선택 하였으며, 전압 이송소자를 활용하기 위한 연구소단위의 연구내용을 기술하였다. 즉, 정밀 제어에 영향을 미치는 피에조의 히스테리시스를 포함한 개루프 특성을 모델링하고, 컴퓨터 시뮬레이션으로 액추에이터의 동작을 검증한 후 PID제어기를 적용하여, 이에 따른 결과와 함께 제어기를 제작하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 초정밀 구동장치는 히스테리시스와 같은 비선형적 성질이 더 강하게 나타나 정확한 모델링을 필요로 하였다. 그리하여 본 논문에서는 피에조 액추에이터의 특성을 제거하기 위하여 PID제어를 선택하였다.
  • 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 5nm의 분해능의 초정밀 구동장치에 사용하는 액추에이터로 모델링을 수행하였고, 컨트롤러를 제작하였다. 이러한 초정밀 구동장치는 히스테리시스와 같은 비선형적 성질이 더 강하게 나타나 정확한 모델링을 필요로 하였다.
  • 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 선택한 피에조 액추에이터를 모델링하고, 적정한 상수 값을 구하여 실제 제품의 특성과 동일함을 확인하였다. 그리고 나노급 분해능을 갖는 정밀 위치소자를 활용하기 위하여 일반적인 PID 제어방법을 선택하였다.
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