모터 구동계 강인 제어 및 비선형 관측기 기반 추종 제어

Robust motion control for nonlinear motor drives using observers

연구 내용

전기기계 구동계에서 비선형성과 외란을 고려하여 관측기·안정성 기반 설계로 PMSM 및 planar motor의 위치·속도 추종과 외란 억제를 동시에 달성하는 연구

전기기계 구동계의 비선형 동특성과 외란이 제어 성능을 저하시키는 문제를 다룹니다. PMSM에서는 sliding mode control을 disturbance observer와 결합하여 외란에 강인한 폐루프를 구성하고, 저 스위칭 주파수 인버터에서의 sideband harmonics가 토크 진동으로 이어지는 경로를 모델 기반 관측과 보상으로 억제합니다. Planar motor에서는 Lyapunov 기반 controller와 nonlinear observer로 고차 비선형 상태를 추정하며, LPV synthesis를 통해 비선형 파라미터 변화를 제어 설계의 변동으로 변환하여 위치 추종 성능을 개선합니다. 또한 폐루프 안정성을 이론적으로 검증하는 접근을 유지합니다.

관련 프로젝트

0건

연구 흐름

초기에는 PMSM에서 비선형성과 외란을 함께 다루기 위해 sliding mode controller와 disturbance observer 기반 설계를 정립하고, 폐루프 안정성 관점에서 제어 구조를 구성하는 연구를 수행했습니다. 이후 인버터 스위칭 과정에서 발생하는 sideband harmonics가 저 스위칭 조건에서 크게 증폭되는 문제를 모델링하고, 관측기와 보상기를 결합한 속도 제어로 성능을 개선하는 방향으로 확장했습니다. 2022년 이후에는 planar motor의 고차 비선형 동특성을 대상으로 Lyapunov 기반 controller 및 nonlinear observer를 적용해 상태 추정과 추종을 동시에 구현했습니다. 최근에는 LPV synthesis를 활용하여 비선형을 파라미터 변동으로 취급하며, disturbance estimation 없이도 외란 감쇠가 가능한 gain-scheduling 제어로 심화되었습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

PMSM 고정밀 속도·토크 제어기 설계
저 스위칭 주파수 인버터 구동에서 harmonic 억제
planar motor 기반 반도체 웨이퍼 스테이지 추종 제어
nonlinear observer 기반 상태 추정 및 센서 부담 완화
외란 관측기 연계 강인 폐루프 제어
비선형 파라미터 변동을 고려한 LPV 기반 제어 튜닝
진동 저감 목적의 안정성 기반 제어 구조
고차 비선형 시스템용 Lyapunov 기반 제어 설계
센서 피드백만으로 상태 변수를 추정하는 제어
산업용 서보 드라이브의 성능·안정성 동시 확보