3 관성 모델로 선반 제어 시스템 설계(1) 모델 정의

이런 모형으로 제어 시스템을 설계하다.

실제 하드웨어로서 구상한 것은 3축 NC 프레이즈반이다.
지금 유행하면 3D 프린터일 수도 있어요.
3축을 직교하는 기계의 1축이라고 생각하세요.

왜 3 관성 모형

모터, 롤러, 직동부의 세 가지 관성으로 모형화되었다.
모터에서 공구가 있는 손까지 먼저 모형화할 때, 구슬대에서 직동부까지 강성으로 연결해 1개의 관성으로 모형화할 때도 있었으나 이번에는 2개의 이유로 3개의 관성으로 바뀌었다.
하나는 선형 인코더의 설치 위치를 롤러 로드의 위치로 설정하기 위해서다.HDD 모터라면 맨 앞쪽 머리에도 위치센서가 겸해 전폐 피드백을 할 수 있지만, 작업기계라면 인코더부터 앞쪽 손까지 먼저 길어야 하는데, 반폐 피드백 디자인이 필요하기 때문이다.
또 다른 구상은 위로 올라가는 축이다.NC 프레이즈반의 3축은 Y축에 연속 X축, Z축은 그 위에 있기 때문에 그 위에 있는 축이 타고 있다는 인상을 준다.

정의

Tm: 모터 토크 [N*m]
Jm: 모터의 관성 모멘트 [kg*m^2]
θm: 모터의 회전각 [rad]
Dmb: 모터와 롤러 스틱 사이의 점성 마찰 [N*m*s/rad]
Kg: 볼 드라이버와 모터 사이의 회전 강도: [N*m/rad]
Jb: 볼 막대의 관성 모멘트 [kg*m^2]
θb: 롤러 막대기의 회전각 [rad]
Dbt: 펄 스틱과 직동부의 점성 마찰 [N*m*s/rad]
Kt: 볼 스크루와 직동부 사이의 강성: [N/m]
Mt: 직동부의 무게 [kg]
xt: 직동부의 이동량 [rad]

의 목적

이번에 제작된 모델은 모터 토크 Tm를 생성해 직동부의 이동량 xt를 제어한다.
모터 토크 전에 선반의 이동 모드를 정의하고 시간 순서에 따라 이동 모드를 전달하며 상응하는 제어 시스템을 통해 모터 토크 Tm를 출력한다.

제한

피드백에 사용할 신호를 결정합니다.
만약 xt를 사용할 수 있다면 가장 수월하지만 xt의 도구 등은 모두 고정되어 있기 때문에 xt를 관측할 수 없다.

모터에 회전 인코더가 달렸다θ관측 가능m.

롤러 로드의 회전각θb 선형 인코더를 통해 관측할 수 있다.(R*θb 관측 가능)

총결산

이번에는 정교 3축 기계의 3관성 모형을 정의했다.
다음에 이번 정의의 역학 모형에 대해 설명하겠습니다.