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Inverse Generalized Prandtl-Ishlinskii Model를 이용한 압전 스택 액추에이터의 역 히스테리시스 모델링
고영래(Young-Rae Ko),김태형(Tae-Hyoung Kim) 한국지능시스템학회 2014 한국지능시스템학회논문지 Vol.24 No.2
압전 액추에이터(Piezoelectric actuator)는 빠른 응답 특성, 넓은 대역폭, 우수한 반복 정밀도, 그리고 높은 분해능의 특성으로 인하여 다양한 산업분야에서 폭넓게 사용되고 있다. 하지만, 압전 액추에이터에는 히스테리시스 효과(Hysteresis effect)가 발생되는 단점이 있으며, 이는 시스템의 성능을 저하시키는 주요한 원인으로 알려져 있다. Generalized Prandtl-Ishlinskii(GPI) model을 이용한 기존 연구에서는 히스테리시스 효과를 제거하기 위하여 히스테리시스를 수리적으로 모델링하고, 그 결과로부터 역 히스테리시스를 도출하였다. 하지만 모델링된 변수 값에 따라서는 역 히스테리시스 루프를 형성하지 못하는 치명적 문제점이 발생된다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 Inverse Generalized Prandtl-Ishlinskii(IGPI) model을 이용하여 역 히스테리시스를 직접 모델링하는 방법을 제안하였다. 또한 모델링 정밀도는 다양한 입력신호를 이용한 실험 결과를 기반으로 검증하였다. Piezoelectric actuators have been widely used in various applications because they have many advantages such as fast response time, repeatable nanometer motion, and high resolution. However Piezoelectric actuators have the strong hysteresis effect. The hysteresis effect can degrade the performance of the system using piezoelectric actuators. In past study, the parameters of the inverse hysteresis model are computed from the identified parameters using the Generalized Prandtl-Ishlinskii(GPI) model to cancel the hysteresis effect, however according to the identified parameters there exist the cases that can"t form the inverse hysteresis loop. Thus in this paper the inverse hysteresis modeling mothod is proposed using the Inverse Generalized Prandtl-Ishlinskii(IGPI) model to handle that problem. The modeling results are verified by experimental results using various input signals.
Extended Generalized Prandtl-Ishlinskii 모델을 활용한 비례제어밸브의 비선형성 보상
박수호(Suho Park),고영래(Young-Rae Ko),김태형(Tae-Hyoung Kim) 한국지능시스템학회 2017 한국지능시스템학회논문지 Vol.27 No.3
본 논문에서는 비례제어밸브(Proportional control valve)의 비선형성인 비대칭 히스테리시스(Asymmetric hysteresis)에 대한 식별 및 피드포워드 제어기법을 기반으로 한 보상에 관한 연구 결과를 제시한다. 최근 Generalized Prandtl-Ishlinskii (P-I) 모델의 문제점을 해결하고자 제안된 Extended generalized P-I 모델을 활용하여 비례제어밸브의 비선형적 거동을 정밀하게 예측하였다. 또한 기존 연구에서 제안한 역 히스테리시스 모델의 파라미터들을 직접 식별하는 기법을 이용하였으며, 식별 및 피드포워드 제어를 기반으로 한 실험적인 보상 결과는 기존 연구에서 제안된 방법이 generalized P-I 모델에 국한되지 않고 다양한 히스테리시스 모델에 적용할 수 있음을 증명한다. This paper present the identification result for an asymmetric hysteresis of a proportional control valve and compensation result based on a feedforward control technique. The nonlinear behavior of the proportional control valve is predicted using the extended generalized P-I model proposed to deal with the problem of the generalized P-I model recently. Furthermore, the direct identification method of the inverse hysteresis model proposed in the previous work is utilized. The experimental result for the identification and compensation demonstrate that the proposed technique in the previous work can be applied to the various hysteresis model as well as the generalized P-I model.