멀티레이트 제어를 이용한 나노구동 제어기 설계

Abstract

multirate 입력 제어기는 HDD와 같이 측정 샘플링 주기가 제한된 시스템과 플랜트에 영점이 있는 시스템에 적용되어 왔다. multirate 입력 제어기는 과도응답을 개선하고 안정도 마진과 외란 제거 기능을 향상시킨다. 본 논문은 비선형 시스템인 압전 구동기의 hysteresis의 보상과 빠른 구동을 위한 제어기 설계를 목적으로 하였다. 이산 시간 상태 공간에서의 탄성 힌지 구조의 압전 구동기를 이용한 1축 스테이지 드라이브 시스템을 위한 SISO 제어기 설계하였다. 압전 구동기의 제어를 위해 multirate 극점 배치 방법 기반에 multirate DOB와 multirate integral control을 적용하여 제어기를 설계하였고 이를 사용하여 압전 구동기의 위치 오차를 발생하는 주요 원인이 되는 hysteresis를 보상하였다. 설계된 제어기는 시간 응답과 주파수 응답에서 모의실험을 통해 설계된 제어기로 hysteesis에 대한 보상이 이루어짐을 증명하였다.; Multirate input controller has been applied to the systems that has limited measurement sampling period like a HDD(Hard Disk Drive) systems. This controller can improve the transient response and guarantee phase margin and gain margin. In this thesis, the controller for piezoelectric actuator is designed to compensate the system hysteresis and drive the system fast. The SISO controller for 1-axis stage drive systems using the elasticity hinge structured piezoelectric actuator is designed on discrete time state space. The proposed controller that applied multirate DOB(disturbance observer) and multirate integral control to multirate pole placement to control of piezoelectric actuator. The controller compensated the hysteresis which is the main factor to occurred the position error. The simulation results showed that the proposed controller could compensate the system hysteresis in both time response and frequency response.