| 1 |
1
유압 실린더를 포함하는 펌프 기반 유체 정역학적 구동부(Electro Hydrostatic Actuators : EHA)를 제어하기 위한 제어 시스템에 있어서,상기 유압 실린더의 위치를 조절하기 위한 실린더 위치 기준 신호를 출력하는 기준 신호 생성부;상기 실린더 위치 기준 신호로부터 상기 유압 실린더의 변위 측정 신호를 감산한 오차 신호를 인가받아 상기 실린더의 변위 오차를 감소시키기 위한 되먹임 제어(Feedback control) 신호를 출력하는 되먹임 제어부;상기 실린더 위치 기준 신호를 입력 받아 상기 구동부의 반응성을 높이기 위한 전향보상 제어(Feedforward control) 신호를 출력하는 전향 보상 제어부;상기 되먹임 제어 신호와 상기 전향보상 제어 신호의 합으로부터 상기 구동부에 영향을 미치는 외란 신호를 추정한 외란 예측 신호를 감산한 구동 제어 신호에 외란을 측정하여 생성된 상기 외란 신호를 가산하여 최종 구동 제어 신호를 출력하는 가산기; 모터 및 상기 유압 실린더를 포함하며, 상기 가산기로부터 출력된 최종 구동 제어 신호에 따라 상기 모터를 회전시키고, 상기 모터의 회전 속도 및 구동 방향에 따라 가변되는 상기 유압 실린더의 작동 속도 및 위치에 따른 구동 출력 신호를 출력하는 유체 정역학적 구동부; 및상기 구동 출력 신호를 통해 추정한 상기 유압 실린더의 변위 측정 신호와 상기 구동 제어 신호를 이용하여 상기 외란 예측 신호를 생성하는 외란 관측부를 포함하되,상기 외란 관측부는 상기 유체 정역학적 구동부의 선형화된 전달함수의 역전달함수로 구성되어 상기 구동 출력 신호를 처리하는 역모델링부 및 상기 역모델링부에서 출력되는 신호와 상기 구동 제어 신호를 필터링하여 상기 외란 예측 신호를 출력하는 필터를 더 포함하며, 상기 외란 관측부는 상기 필터의 전달함수, 상기 선형화된 전달함수의 역전달함수, 상기 유압 실린더의 변위 측정 신호 및 상기 구동 제어 신호를 이용하여 상기 외란 예측 신호를 계산하고, 상기 필터는 4차 필터로서 상기 필터의 전달함수()는 수학식 (여기서, 는 차단 주파수(cut-off frequency)이고, 추정 가능한 외란의 주파수 영역을 의미하고, 는 라플라스 변환에 의한 전달함수의 변수이다
|
| 2 |
2
제1항에 있어서, 상기 유체 정역학적 구동부는 상기 최종 구동 제어 신호에 따라 계산된 모터 회전 속도와 구동 방향에 따라 상기 모터를 회전시키는 모터 회전 속도 서보 제어부; 및상기 모터 회전 속도와 상기 구동 방향에 따라 작동 속도와 이동 위치가 가변하는 상기 유압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 기반 유체 정역학적 구동부 제어 시스템
|
| 3 |
3
제1항에 있어서, 상기 펌프 기반 유체 정역학적 구동부 제어 시스템은 외부 환경에 의해 상기 유체 정역학적 구동부의 구동에 영향을 미치는 물리적인 변화에 해당하는 외란을 관측하고, 관측된 외란에 대응하는 상기 외란 신호를 생성하는 외란 신호 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 기반 유체 정역학적 구동부 제어 시스템
|
| 4 |
4
제1항에 있어서, 상기 펌프 기반 유체 정역학적 구동부 제어 시스템은 상기 유압 실린더의 구동에 따른 구동 출력 신호를 이용하여 상기 유압 실린더 변위 측정 신호를 출력하는 실린더 변위 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 기반 유체 정역학적 구동부 제어 시스템
|
| 5 |
5
삭제
|
| 6 |
6
제1항에 있어서, 외란 관측부는 수학식(여기서 는 상기 필터의 전달함수이고, 는 상기 선형화된 전달함수이고, 은 상기 실린더 변위 측정 신호, 는 상기 구동 제어 신호, 는 상기 외란 예측 신호이다
|
| 7 |
7
제6항에 있어서, 상기 구동 출력 신호는 수학식(여기서 는 상기 구동 출력 신호이고, 는 상기 구동부를 모델링한 공칭 플랜트 함수로서 선형화된 전달 함수이고, 는 되먹임 제어 신호이고, 는 전향 보상 제어 신호이며, 는 외란 예측 신호이고, 는 외란 신호이다
|
| 8 |
8
제1항에 있어서, 상기 전향 보상 제어부는,상기 실린더 위치 기준 신호()에 대한 상기 구동부를 모델링한 공칭 플랜트 함수()의 역 전달함수로써, 수학식에 의해 모델링되는 것을 특징으로 하는 펌프 기반 유체 정역학적 구동부 제어 시스템
|
| 9 |
9
제8항에 있어서, 상기 전향 보상 제어 신호()는 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 펌프 기반 유체 정역학적 구동부 제어 시스템
|
| 10 |
10
유압 실린더를 포함하는 펌프 기반 유체 정역학적 구동부(Electro Hydrostatic Actuators : EHA)를 제어하기 위한 방법에 있어서,기준 신호 생성부가 상기 유압 실린더의 위치를 조절하기 위한 실린더 위치 기준 신호를 출력하는 단계;제1감산기가 상기 출력된 실린더 위치 기준 신호로부터 상기 유압 실린더의 변위 측정 신호를 감산한 오차 신호를 생성하는 단계;되먹임 제어부가 상기 오차 신호를 입력 받아 상기 실린더의 변위 오차를 감소시키기 위한 되먹임 제어(Feedback control) 신호를 출력하는 단계;전향 보상 제어부가 상기 실린더 위치 기준 신호를 입력 받아 상기 구동부의 반응성을 높이기 위한 전향보상 제어(Feedforward control) 신호를 출력하는 단계; 제2감산기가 상기 되먹임 제어 신호와 상기 전향보상 제어 신호의 합으로부터 상기 구동부에 영향을 미치는 외란 신호를 추정하는 외란 예측 신호를 감산한 구동 제어 신호를 출력하는 단계;가산기가 상기 구동 제어 신호에 상기 외란 신호를 가산하여 최종 구동 제어 신호를 출력하는 단계;상기 유체 정역학적 구동부가 상기 최종 구동 제어 신호에 따라 유압 실린더를 구동시킴에 따라 구동 출력 신호를 출력하는 단계; 및 외란 관측부가 상기 구동 출력 신호를 통해 추정한 상기 유압 실린더의 위치 추정 신호인 유압 실린더 변위 측정 신호와 상기 구동 제어 신호를 이용하여 상기 외란 예측 신호를 생성하는 단계를 포함하되, 상기 외란 관측부는 상기 유체 정역학적 구동부의 선형화된 전달함수의 역전달함수로 구성되어 상기 구동 출력 신호를 처리하는 역모델링부 및 상기 역모델링부에서 출력되는 신호와 상기 구동 제어 신호를 필터링하여 상기 외란 예측 신호를 출력하는 필터를 더 포함하며, 상기 외란 관측부는 상기 필터의 전달함수, 상기 선형화된 전달함수의 역전달함수, 상기 유압 실린더의 변위 측정 신호 및 상기 구동 제어 신호를 이용하여 상기 외란 예측 신호를 계산하고, 상기 필터는 4차 필터로서 상기 필터의 전달함수()는 수학식 (여기서, 는 차단 주파수(cut-off frequency)이고, 추정 가능한 외란의 주파수 영역을 의미하고, 는 라플라스 변환에 의한 전달함수의 변수이다
|
| 11 |
11
제10항에 있어서,외부 환경에 의해 상기 유체 정역학적 구동부의 구동에 영향을 미치는 물리적인 변화에 해당하는 외란을 관측하고, 관측된 외란에 응답하여 상기 외란 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 기반 유체 정역학적 구동부 제어 방법
|
| 12 |
12
제10항에 있어서,상기 유압 실린더의 구동에 따른 구동 출력 신호를 이용하여 상기 유압 실린더 변위 측정 신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 기반 유체 정역학적 구동부 제어 방법
|
| 13 |
13
삭제
|
| 14 |
14
제10항에 있어서, 상기 외란 예측 신호()는 수학식(여기서 는 상기 필터의 전달함수이고, 는 상기 선형화된 전달함수이고, 은 상기 실린더 변위 측정 신호, 는 상기 구동 제어 신호, 는 상기 외란 예측 신호이다
|
