엔코더 분해능 실시간 제어를 통한 정지 상태 모터 진동 저감 방법 연구

국문 초록 (Abstract)

고정밀 계측 장비 등에 사용되는 이송 스테이지는 고속 이송을 위한 고가속 서보 성능뿐만 아니라 정밀 계측을 위한 엄격한 정지 상태를 유지하는 것이 중요하다. 이송 스테이지의 서보 제어 루프에 사용되는 위치 센서는 주로 증분식 엔코더를 이용한다. 이를 통해 얻은 이산화된 위치 신호는 서보 제어 루프와 결합하여 정지 명령 상태에서도 모터에 진동을 야기시킬 수 있다. 본 연구에서는 이산화 신호를 이용한 모터 위치제어 시스템에서 정지 명령 시 진동이 발생하는 과정을 분석하고, 실험적으로 검증하며, 이를 바탕으로 엔코더 분해능 조절 알고리즘을 통해 모터의 정지 상태 진동을 저감하는 방법을 제안 및 검증한다. 이산화된 위치 신호 피드백을 이용하는 서보 제어 시스템을 모델링하여 재생적 제어 신호(Regenerative Control Current)로 인한 진동이 발생하는 메커니즘을 분석하였다. 발생하는 진동의 주파수는 제어 파라미터에 의해 결정되며 진폭의 크기는 엔코더 분해능 크기에 비례함을 이론 모델을 통해 보였으며, 영구자석-선형동기모터를 이용한 이송 스테이지 테스트베드를 통해 실험적으로 검증하였다. 이러한 진동 발생 메커니즘에 대한 이해를 바탕으로 하여, 고속 이송 성능을 유지하면서 정지 상태 진동을 저감하기 위해 실시간 제어 가능한 엔코더 분해능 조절 알고리즘을 제안하였고, 테스트베드 적용을 통해 실험적으로 검증하였다. 제안한 진동 저감 방법은 고가속 성능과 고정밀 정지 제어 성능이 요구되는 다양한 산업 어플리케이션에 실용적인 방법론을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.