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CAN통신을 이용한 수평제어 시스템
Horizontal Control System using CAN Communication 원문보기

한국정보통신학회 2013년도 추계학술대회, 2013 Oct. 25, 2013년, pp.101 - 102  

김관형 (동명대학교 컴퓨터공학과) ,  신동석 (동명대학교 컴퓨터공학과) ,  김성훈 (동명대학교 컴퓨터공학과)

초록
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CAN통신은 자동차 내부 전자제어장치 간의 통신을 위하여 개발되었으며, CAN통신은 UART 방식과는 달리 전송속도와 안정성 측면에서도 뛰어나고 배선 결선에서도 간편한 버스타입으로 구성할 수 있어서 배선량을 줄일 수 있어 생산시간의 단축과 신뢰성을 높일 수 있다. 최근에는 자동제동장치, 선박의 엔진제어 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 본 논문에서는 CAN통신을 기반으로 하여 3개의 리니어 액추에이터(Linear Actuator)를 통하여 수평 플랜트에 대한 수평제어를 구현하였다. 또한 본 논문의 수평제어시스템은 수평조절을 하는 액추에이터와 CAN통신을 내장한 AT90CAN128로 구성되어 있다. CAN통신을 기반의 수평제어를 통해 선박이나 자동차의 액추에이터를 조절하여 수평을 제어하고자 한다.

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

제안 방법

  • CAN 통신을 이용하여 수평자세를 제어하기 위해서 마스터(mast) 프로세서의 자이로센서 값을 슬레이브(slave) 단의 각 CAN 통신 모듈을 통하여 정보를 수신하여 수평제어를 위한 제어출력을 통하여 리니어 액추에이터를 제어하도록 시스템을 구성하였다. 이러한 전체적인 구조도는 그림 1과 같다.
  • CAN통신을 이용하여 수평제어를 하기 위해 우선 자이로센서 데이터를 마스터 모듈에서 받아 각각의 슬레이브 모듈에 원하는 데이터를 송신하고 수신받기위해서 마스터에서 설정한 메시지 객체와 식별자ID에 맞춰 슬레이브에 수신 설정하고 원하는 데이터를 수신 받고 받은 데이터를 통해서 수평인지 아닌지 판단하여 각각의 액추에이터를 조절하여 수평을 맞추도록 하였다.
  • 본 논문에서는 CAN통신을 이용한 수평제어 시스템을 구성하기 위해 CAN모듈 4개와 리니어 액추에이터 3개를 이용하여 플랜트의 수평을 맞추도록 하였으며, 자이로센서를 이용하여 플랜트의 수평을 계측하였다. CAN통신을 통한 수평 편차에 대한 계측은 만족할 성능을 얻었지만 CAN모듈에 간의 통신에서 중간에 데이터가 꼬이는 현상이 생기는 경우가 있었다.
  • 전체 시스템은 그림 1과 같이 수평상태를 잡아주는 자이로 센서로부터 데이터를 마스터 프로세서에서 받아 CAN통신의 메시지 객체와 식별자ID를 설정하고 데이터를 마스터에서 설정한 메시지객체와 식별자ID가 맞는 슬레이브 모듈에 송신한다. 수신 받은 데이터를 통해서 수평인지 판단하여 각각의 액추에이터를 조절하여 수평을 맞추도록 하였다.
  • 시스템 구성은 그림 2와 같이 자이로 센서, AT90CAN128모듈 4개와 리니어 액추에이터 3개로 구성되어 있으며 자이로센서로부터 데이터를 받아 각 3개의 슬레이브 모듈에 송신하고 수신 받은 데이터에 따라 수평이면 엑추에이터는 멈추고 기울게 되면 수평을 맞추도록 하였다. 실제 자이로 센서 데이터에 따른 PWM파형과 방향은 그림 4에 제시하였다.
  • 본 논문에서는 자동차 또는 선박과 같은 불특정한 자세를 가지는 비선형 환경에서 특정한 플랜트의 경우에는 정확한 수평자세제어를 필요로 하는 부분이 있을 수 있다. 이러한 분야를 대비하여 기타 환경을 대비하여 고속의 CAN통신을 이용하여 각각의 프로세서에 연결된 리니어 액추에이터를 제어하여 수평을 제어하고자 한다.
  • 리니어 액추에이터를 제어하기 위한 MCU로는 ATMEL사의 AT90CAN128을 사용하였고 MCU를 통하여 가속도 센서의 아날로그 신호를 ADC로 받았다. 제어신호는 MCU의 PWM 듀티비를 조절하여 속도를 제어하였다.
  • 표 1은 액추에이터의 동작방법을 나타내며 Enable은 PWM으로 주파수는 최대 50KHz까지 사용가능하며 Phase와 Mode를 통해 방향을 조절을 할 수 있도록 설계하였다.

대상 데이터

  • 리니어 액추에이터를 제어하기 위한 MCU로는 ATMEL사의 AT90CAN128을 사용하였고 MCU를 통하여 가속도 센서의 아날로그 신호를 ADC로 받았다. 제어신호는 MCU의 PWM 듀티비를 조절하여 속도를 제어하였다.
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