초록 ▼

1. 최종목표
고성능 공작기계를 위한 스핀들 전동기 최적제어 알고리즘개발
2. 개발내용 및 결과
■ DSP 기반 spindle 모터 제어를 통한 고속, 고응답 실현
- 고속 DSP와 고분해능 검출회로를 채용한 spindle Amp Module로 Level-Up
- 고속 DSP를 통한 제어 알고리즘의 개선(전류 Loop 응답성 향상)
- spindle 모터 제어와 속도 Loop 연산주기 단축에 의한 속도 Loop 응답성과 외란에 의한 영향 감소
- 속도 검출 및 위치 검출의 고분해능화에 의해 한층

1. 최종목표
고성능 공작기계를 위한 스핀들 전동기 최적제어 알고리즘개발
2. 개발내용 및 결과
■ DSP 기반 spindle 모터 제어를 통한 고속, 고응답 실현
- 고속 DSP와 고분해능 검출회로를 채용한 spindle Amp Module로 Level-Up
- 고속 DSP를 통한 제어 알고리즘의 개선(전류 Loop 응답성 향상)
- spindle 모터 제어와 속도 Loop 연산주기 단축에 의한 속도 Loop 응답성과 외란에 의한 영향 감소
- 속도 검출 및 위치 검출의 고분해능화에 의해 한층 더 안정된 높은 이득을 통한 속도 제어 및 위치 제어 고정밀화
■ 고속 spindle 모터의 속도제어를 위한 관성추정제어 제안/검증
- 제안한 방법은 실제 회전속도와 속도제어기 및 간단한 동특성 기계방정식을 이용하여 구현
■ 공작기계용 spindle 모터를 위한 일점정지위치제어 제안/검증
- 공작기계용 툴 교환시 모터의 Shaft가 반드시 한 점에서 정지하는 기능을 구현
■ Motor 제정수비 Auto Tuning 기능 제안/검증
- 산업 현장에서 사용자가 오랜 시간 원하는 특성을 얻기 위한 별도의 튜닝작업을 없앰
3. 사업성과
■ 기술적 성과
- 고성능 공작기계용 Spindle Motor 알고리즘 개발
- DSP를 이용한 고속연산 및 고응답 실현
- 속도제어를 위한 관성추정제어 알고리즘 제안 및 검증
- 일점정지위치제어 알고리즘 제안 및 검증
- 선진국과의 기술격차해소 효과
■ 경제적 성과
- 공작기계 시스템 향상 / 새로운 알고리즘 제품을 통한 국제경쟁력 획득
- 수입에 일관되던 기술을 국내 기술로 개발함으로써 얻는 무역수지 개선
- 수입 대체/수출 효과 및 신규 사업 창출로 고용 창출 효과
- 기술개발을 통한 기술우위 선점 및 신규 시장 개척
■ 활용성과 등
- 국내외의 산업전시회, 무역박람회를 통한 적극적인 홍보
- 국내, 국외(미국, 유럽, 아시아) 등의 공작기계 및 산업기기전 활용
- 국가기관(과기부, 중소기업청, 산업자원부, 산업기술진흥회)을 통한 제품성능 인증 추진 및 획득
- 기존의 공작기계와의 성능 비교를 통한 제품의 성능 입증
4. 향후추진계획
- 실제 필드테스트를 검증을 통한 국내시장 진출로 외산 스핀들 드라이브를 국산으로 대체가 가능
- 제안된 알고리즘은 CNC 선반용 공작기계, 드릴링 머신, 고속가공 복합기와 같은 고정도 가공기술에 대한 요소기술이 요구되는 산업분야에 쉽게, 널리 적용
- 고속 운전시 심화되는 전동기의 상호 인덕턴스에 대한 분석과 이에 대한 추정 및 보상에 관한 연구를 통하여 다양한 경험과 데이터 구축을 통해 보다 완벽한 공작 기계를 위한 스핀들 모터의 최적제어에 대한 새로운 관성추정 알고리즘 및 새로운 시스템, 그리고 더욱 정밀하고 속응성이 강한 일점정지위치제어 알고리즘의 등의 개발

목차 Contents

• 표지...1
• 최종보고서 제출서...2
• 사업비 사용실적보고서...4
• 개발결과의견서...11
• 최종보고요약서(초록)...12
• 목차...14
• 제 1 장 서 론...15
• 제 1 절 기술 개발 배경...15
• 제 2 절 기술 개발 최종 목표...19
• 제 2 장 공작기계 시스템의 구성 및 제어계...21
• 제 1 절 공작기계 주축시스템의 특성 및 모델링...23
• 1. 공작기계 주축 시스템의 특성...24
• 2. 유도전동기의 모델링...28
• 3. 주축용 스핀들 전동기 구동시스템 모델링...31
• 4. 고속 가공 절삭 추력을 위한 제어시스템...34
• 제 2 절 고성능 속도제어를 위한 관성추정...38
• 제 3 절 고성능 속도 측정기법...43
• 1. M/T 기법을 이용한 속도 측정...43
• 2. 전차원 관측기를 이용한 속도 추정...45
• 3. 혼합형 속도검출기...51
• 4. 속도제어기의 설계...52
• 제 4 절 고성능 비간섭 전류제어기...54
• 1. 전향보상을 가지는 동기좌표계 전류제어기...54
• 2. 동적 비간섭 전류제어기...57
• 제 5 절 시스템의 구성 및 운전 고찰...62
• 1. 전력 변환부 및 스위칭 신호 구동 회로 구성...62
• 2. 제어 보드...65
• 3. 운전 및 고찰...69
• 제 3 장 사업성과...77
• 제 1 절 기술적 성과...77
• 제 2 절 경제적 성과...78
• 제 3 절 기타 성과 및 활용가능성...78
• 제 4 장 결론...79
• 제 1 절 목표달성도...79
• 제 2 절 항후 계획 및 관련분야에의 기여도...80