KR102568747B1 - 시험 시스템 - Google Patents

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Abstract

시험 시스템은 공시체(W)와 연결된 다이나모미터, 전력을 다이나모미터에 공급하는 인버터, 다이나모미터의 회전 속도에 따른 속도 검출 신호 N을 생성하는 엔코더, 토크 전류 지령 신호 DYref를 생성하는 다이나모미터 제어 장치(6)를 구비한다. 다이나모미터 제어 장치(6)는 상위 속도 지령 신호 Nr을 입력으로 하여 모델 속도 지령 신호 Nr'를 출력하는 응답 모델(61), 상위 속도 지령 신호 Nr을 입력으로 하여 피드포워드 입력 uff를 출력하는 피드포워드 제어기(62), 모델 속도 지령 신호 Nr'와 속도 검출 신호 N의 편차 e를 기초로 생성한 피드백 입력 ufb와 피드포워드 입력 uff를 기초로 토크 전류 지령 신호 DYref를 생성하는 속도 제어기(64)를 구비한다.

Description

시험 시스템
본 발명은 시험 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 공시체의 출력축에 다이나모미터를 접속하여, 공시체의 각종 성능을 평가하는 시험 시스템에 관한 것이다.
엔진 벤치 시스템이라고 호칭되는 시험 시스템은 공시체인 엔진의 출력축과 기계적으로 연결된 다이나모미터와, 다이나모미터 토크를 조작하는 다이나모미터 제어 장치를 구비하며, 다이나모미터 제어 장치에 의한 제어하의 다이나모미터에 의해 공시체에 부하를 부여함으로써 공시체의 각종 성능(출력 특성, 연비 특성 및 배기 가스 특성 등)을 평가한다.
특허문헌 1에는, 다이나모미터 제어 장치에 의한 제어량에 대한 지령에 상당하는 상위 지령 신호를, 엔진이 탑재되는 차량의 동적 특성 모델을 이용한 연산에 의해 생성하는 시험 시스템이 나타나 있다. 이러한 시험 시스템에 의하면, 유사적으로 실제 차량에 탑재된 상태에서의 엔진의 각종 성능을 실제 차량을 이용하지 않고 엔진 단일체로 평가할 수 있다. 아울러, 특허문헌 1에 나타난 시험 시스템에서는, 엔진 단면에 걸리는 부하 토크를 상위 지령 신호로 하고 있지만, 유사적인 실제 차량의 입출력의 구성에 따라, 엔진의 회전수 또는 이와 거의 동일한 다이나모미터의 회전수를 상위 지령 신호로 할 수도 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 제2000-39381호
이러한 시험 시스템에서 시험의 재현 정밀도를 향상시키기 위해서는, 동적 특성 모델을 이용한 컴퓨터의 연산 정밀도를 향상시키는 동시에, 이 동적 특성 모델에 의해 생성되는 상위 지령 신호를 추종하도록 다이나모미터 제어 장치의 제어 응답 성능도 향상시킬 필요가 있다.
그러나 후에 도 3을 참조하여 설명하는 바와 같이, 다이나모미터 회전수에 대한 상위 지령 신호로부터 다이나모미터 회전수까지의 전달 함수에는 게인[dB]이 음으로 떨어지는 반공진점이 존재한다. 즉 반공진점 근방의 주파수에서 조작량을 변화시켜도 제어량은 변화하지 않는다. 이 반공진점의 주파수는 공시체의 관성 모멘트나 체결축의 스프링 상수 등에 따라 변화하지만, 대체로 수십[Hz] 정도이다. 때문에 다이나모미터 제어 장치를 종래와 같이 단순한 피드백 제어기로 구성한 경우, 상위 지령 신호에 대한 응답 주파수는 반공진점의 주파수의 높아도 1/2 정도로 제한되기 때문에, 그 이상, 상위 지령 신호에 대한 제어 응답을 향상시킬 수 없다.
아울러 공시체에 회전 검출기를 마련함으로써, 제어 응답 성능으로서의 원하는 주파수 대역에서 반공진 주파수는 존재하지 않는 계(系)가 될 수 있지만, 공시체의 제약으로 인해 회전 검출기를 장착할 수 없는 경우가 있다.
본 발명은 제어 대상에 존재하는 반공진점에 의한 제약에 상관없이 상위 지령 신호에 대한 제어 응답을 높게 할 수 있는 시험 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명에 따른 시험 시스템(예를 들어, 후술하는 시험 시스템(1))은 공시체(예를 들어, 후술하는 공시체(W))의 출력축과 체결축(예를 들어, 후술하는 체결축(S))에 의해 연결된 다이나모미터(예를 들어, 후술하는 다이나모미터(2)), 토크 전류 지령 신호(DYref)에 따른 전력을 상기 다이나모미터에 공급하는 인버터(예를 들어, 후술하는 인버터(5)), 상기 다이나모미터의 회전 속도에 따른 속도 검출 신호(N)를 생성하는 속도 센서(예를 들어, 후술하는 엔코더(9)), 상기 속도 검출 신호와 상기 회전 속도에 대한 지령인 상위 속도 지령 신호(Nr)를 기초로, 상기 토크 전류 지령 신호를 생성하여, 상기 인버터에 입력하는 다이나모미터 제어 장치(예를 들어, 후술하는 다이나모미터 제어 장치(6))를 구비하며, 상기 다이나모미터 제어 장치는 상기 상위 속도 지령 신호를 입력으로 하여 모델 속도 지령 신호(Nr')를 출력하는 응답 모델(예를 들어, 후술하는 응답 모델(61)), 상기 상위 속도 지령 신호를 입력으로 하여 피드포워드 입력(uff)을 출력하는 피드포워드 제어기(예를 들어, 후술하는 피드포워드 제어기(62)), 상기 모델 속도 지령 신호와 상기 속도 검출 신호의 편차(e)를 기초로 생성한 피드백 입력(ufb)과 상기 피드포워드 입력을 기초로 상기 토크 전류 지령 신호를 생성하는 속도 제어기(예를 들어, 후술하는 속도 제어기(64))를 구비하는 것을 특징으로 한다.
(2) 이 경우, 상기 시험 시스템은 상기 다이나모미터와 상기 공시체 사이의 축 토크에 따른 축 토크 검출 신호(Tsh)를 생성하는 축 토크 센서(예를 들어, 후술하는 축 토크 센서(8))를 더 구비하며, 상기 속도 제어기는 상기 편차를 기초로 상기 피드백 입력을 생성하는 피드백 제어기(예를 들어, 후술하는 피드백 제어기(65)), 상기 피드백 입력 및 상기 피드포워드 입력의 합인 합성 입력(u)과 상기 속도 검출 신호와 상기 축 토크 검출 신호를 기초로, 상기 공시체와 상기 다이나모미터 사이의 기계 공진을 억제하도록 상기 토크 전류 지령 신호를 생성하는 공진 억제 제어기(예를 들어, 후술하는 공진 억제 제어기(67))를 구비하는 것이 바람직하다.
(3) 이 경우, 상기 피드포워드 제어기에서의 상기 상위 속도 지령 신호로부터 상기 피드포워드 입력까지의 전달 함수(Gff)는, 상기 응답 모델에서의 상기 상위 속도 지령 신호로부터 상기 모델 속도 지령 신호까지의 전달 함수(Gm)와, 상기 다이나모미터와 상기 인버터와 상기 공진 억제 제어기를 포함하는 제어 대상(예를 들어, 후술하는 제어 대상(P))에서의 상기 합성 입력으로부터 상기 속도 검출 신호까지의 전달 함수(Gp)의 역전달 함수(Gp-1)의 곱과 동일한 것이 바람직하다.
(4) 이 경우, 상기 피드포워드 제어기에서의 상기 상위 속도 지령 신호로부터 상기 피드포워드 입력까지의 전달 함수는, 상기 응답 모델에서의 상기 상위 속도 지령 신호로부터 상기 모델 속도 지령 신호까지의 전달 함수와, 상기 다이나모미터와 상기 인버터와 상기 공진 억제 제어기를 포함하는 제어 대상에서의 상기 합성 입력으로부터 상기 속도 검출 신호까지의 전달 함수를 양의 실근의 영점을 갖지 않도록 근사한 전달 함수의 역전달 함수의 곱과 동일한 것이 바람직하다.
(1) 상술한 바와 같이 공시체와 체결축에 의해 연결된 다이나모미터를 포함하는 기계계에서의 전달 함수에는 도 4에 나타내는 바와 같은 반공진점이 존재하기 때문에, 상위 속도 지령 신호와 속도 검출 신호를 기초로 피드백 입력을 생성하는 피드백 제어기만으로는 상위 속도 지령 신호에 대한 제어 응답을 반공진점에 의한 제약을 넘어 높게 할 수 없다. 이에 반해 본 발명에 따른 다이나모미터 제어 장치는 상위 속도 지령 신호를 입력으로 하여 모델 속도 지령 신호를 출력하는 응답 모델, 상위 속도 지령 신호를 입력으로 하여 피드포워드 입력을 출력하는 피드포워드 제어기, 모델 속도 지령 신호와 속도 검출 신호의 편차를 기초로 생성한 피드백 입력 및 피드포워드 제어기에 의한 피드포워드 입력을 기초로 토크 전류 지령 신호를 생성하는 속도 제어기를 구비한다. 즉 본 발명에서는, 다이나모미터 제어 장치에서의 상위 속도 지령 신호에 대한 응답 특성을, 새롭게 추가한 응답 모델 및 피드포워드 제어기에 의해 피드백 제어기와 독립적으로 설계할 수 있기 때문에, 제어 안정성을 해치지 않고 제어 응답을 반공진점에 의한 제약을 넘어 높게 할 수 있다.
(2) 본 발명에 따른 속도 제어기는 모델 속도 지령 신호와 속도 검출 신호의 편차를 기초로 피드백 입력을 생성하는 피드백 제어기, 피드백 입력 및 피드포워드 입력의 합인 합성 입력과 속도 검출 신호와 축 토크 검출 신호를 기초로, 공시체와 다이나모미터 사이의 기계 공진을 억제하도록 토크 전류 지령 신호를 생성하는 공진 억제 제어기를 구비한다. 본 발명에서는, 피드백 제어기 및 피드포워드 제어기의 후단에 공진 억제 제어기를 마련함으로써, 체결축에 과도한 부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다.
(3) 본 발명에서는, 피드포워드 제어기에서의 상위 속도 지령 신호로부터 피드포워드 입력까지의 전달 함수를, 응답 모델에서의 상위 속도 지령 신호로부터 모델 속도 지령 신호까지의 전달 함수와, 다이나모미터와 인버터와 공진 억제 제어기를 포함하는 제어 대상에서의 합성 입력으로부터 속도 검출 신호까지의 전달 함수의 역전달 함수의 곱과 동일하게 함으로써, 제어 안정성 및 공진 억제 제어기에 의한 공진 억제 기능을 해치지 않고, 제어 응답을 반공진점에 의한 제약을 넘어 높게 할 수 있다.
(4) 본 발명에서는, 피드포워드 제어기에서의 상위 속도 지령 신호로부터 피드포워드 입력까지의 전달 함수를, 응답 모델에서의 상위 속도 지령 신호로부터 모델 속도 지령 신호까지의 전달 함수와, 다이나모미터와 인버터와 공진 억제 제어기를 포함하는 제어 대상에서의 합성 입력으로부터 속도 검출 신호까지의 전달 함수를 양의 실근의 영점을 갖지 않도록 근사한 전달 함수의 역전달 함수의 곱과 동일하게 한다. 이로써, 상기 제어 대상의 전달 함수가 비최소위상 추이계여도, 제어 안정성 및 공진 억제 제어기에 의한 공진 억제 기능을 해치지 않고 제어 응답을 반공진점에 의한 제약을 넘어 높게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 시험 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 다이나모미터 제어 장치의 제어 회로의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 상위 속도 지령 신호로부터 속도 검출 신호까지의 전달 함수의 보드 선도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 시험 시스템(1)의 구성을 나타내는 도면이다. 시험 시스템(1)은 차량용 엔진을 공시체(W)로 하여, 이 공시체(W)의 각종 성능을 평가하는 이른바 엔진 벤치 시스템이다. 이하에서는 엔진을 공시체(W)로 한 경우에 대해 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 공시체(W)는 다이나모미터(2)와 접속할 수 있는 출력축을 구비하는 것이면 어떠한 것이든 무방하다.
시험 시스템(1)은 공시체(W)의 출력축과 체결축(S)에 의해 연결된 다이나모미터(2), 공시체(W)를 제어하는 스로틀 액추에이터(3) 및 엔진 제어 장치(4), 다이나모미터(2)를 제어하는 인버터(5), 다이나모미터 제어 장치(6) 및 차량 모델 연산 장치(7), 공시체(W)와 다이나모미터(2) 사이의 체결축(S)에서의 축 토크에 따른 축 토크 검출 신호를 생성하는 축 토크 센서(8), 다이나모미터(2)의 회전 속도에 따른 속도 검출 신호를 생성하는 엔코더(9)를 구비한다.
스로틀 액추에이터(3)는 엔진 제어 장치(4)로부터 입력되는 지령에 따라 엔진인 공시체의 흡기 통로에 마련된 스로틀 밸브를 조작함으로써, 흡입 공기량을 조정한다. 엔진 제어 장치(4)는 시험 항목별로 정해진 양태에 따라 지령을 생성하여, 스로틀 액추에이터(3)에 입력한다.
인버터(5)는 다이나모미터 제어 장치(6)에서 후에 설명하는 순서에 따라 생성되는 토크 전류 지령 신호가 입력되면, 이 토크 전류 지령 신호에 따른 전력을 다이나모미터(2)에 공급한다.
다이나모미터 제어 장치(6)는 축 토크 센서(8)의 축 토크 검출 신호와, 엔코더(9)의 속도 검출 신호와, 다이나모미터(2)의 회전 속도에 대한 지령인 상위 속도 지령 신호를 기초로, 속도 검출 신호와 상위 속도 지령 신호가 일치하도록 토크 전류 지령 신호를 생성하여, 인버터(5)에 입력한다. 이로써 공시체(W)의 출력축에는, 다이나모미터(2)를 통해 상위 속도 지령 신호에 따른 부하가 부여된다. 아울러 다이나모미터 제어 장치(6)의 회로 구성에 대해서는, 후에 도 2를 참조하면서 설명한다.
차량 모델 연산부(7)는 축 토크 센서(8)의 축 토크 검출 신호 및 엔코더(9)의 속도 검출 신호를 기초로, 공시체(W)가 주행 구동력 발생원으로서 탑재되는 차량의 동적 특성 모델을 이용한 연산을 수행함으로써 상위 속도 지령 신호를 생성하여, 다이나모미터 제어 장치(6)에 입력한다. 시험 시스템(1)에서는, 이러한 차량의 동적 특성 모델을 이용한 연산을 수행함으로써 상위 속도 지령 신호를 생성함으로써, 주행 중인 실제 차량에 가까운 부하를 공시체(W)에 부여할 수 있기 때문에, 유사적으로 실제 차량에 탑재된 상태에서의 공시체(W)의 각종 성능을 실제 차량을 이용하지 않고 공시체(W) 단일체로 평가할 수 있다.
도 2는 다이나모미터 제어 장치(6)의 제어 회로의 구성을 나타내는 도면이다.
다이나모미터 제어 장치(6)는 차량 모델 연산부(7)로부터 송신되는 상위 속도 지령 신호 Nr을 입력으로 하여 모델 속도 지령 신호 Nr'를 출력하는 응답 모델(61), 상위 속도 지령 신호 Nr을 입력으로 하여 피드포워드 입력 uff를 출력하는 피드포워드 제어기(62), 모델 속도 지령 신호 Nr'로부터 속도 검출 신호 N을 감산함으로써 속도 편차 신호 e를 출력하는 감산기(63), 속도 편차 신호 e, 피드포워드 입력 uff, 속도 검출 신호 N, 및 축 토크 검출 신호 Tsh를 기초로 토크 전류 지령 신호 DYref를 생성하여, 인버터(5)에 입력하는 속도 제어기(64)를 구비한다.
속도 제어기(64)는 속도 편차 신호 e를 입력으로 하여, 이 속도 편차 신호 e를 0으로 하는 피드백 입력 ufb를 이미 알고 있는 피드백 제어칙에 따라 출력하는 피드백 제어기(65), 피드포워드 입력 uff와 피드백 입력 ufb를 합산함으로써 합성 입력 u를 생성하는 합산기(66), 합성 입력 u, 속도 검출 신호 N, 및 축 토크 검출 신호 Tsh를 기초로 토크 전류 지령 신호 DYref를 생성하는 공진 억제 제어기(67)를 구비한다.
피드백 제어기(65)는 속도 편차 신호 e를 적분함으로써 피드백 입력 ufb를 생성한다. 본 실시 형태에서는, 피드백 제어기(65)를 적분기로 한 경우에 대해 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다.
공진 억제 제어기(67)는 합성 입력 u와, 속도 검출 신호 N과, 축 토크 검출 신호 Tsh를 기초로, 공시체(W)와 다이나모미터(2)를 연결하는 체결축(S)에서 발생할 수 있는 기계 공진을 억제하도록 토크 전류 지령 신호 DYref를 생성하여, 인버터(5)에 입력한다.
응답 모델(61)에서의 상위 속도 지령 신호 Nr로부터 모델 속도 지령 신호 Nr'까지의 전달 함수 Gm 및 피드포워드 제어기(62)에서의 상위 속도 지령 신호 Nr로부터 피드포워드 입력 uff까지의 전달 함수 Gff는 이하와 같이 설계된다.
우선 피드포워드 제어기(62)의 전달 함수 Gff는 응답 모델(61)의 전달 함수 Gm과, 도 2에서 일점 쇄선으로 나타내는 제어 대상(P)에서의 합성 입력 u로부터 속도 검출 신호 N까지의 전달 함수 Gp의 역전달 함수 Gp-1의 곱과 동일해지도록 설계된다(Gff=Gm/Gp). 여기서 전달 함수 Gff를 설계할 때 이용하는 제어 대상(P)은 공시체(W)에 연결된 다이나모미터(2)와 인버터(5)와 엔코더(9)를 포함하는 기계계(P')뿐만 아니라, 속도 제어기(64)의 일부인 공진 억제 제어기(67)를 포함하여 정의된다.
아울러 제어 대상(P)의 전달 함수 Gp가 영점에서 양의 실근이 존재하는 비최소위상 추이계인 경우, 이 역전달 함수 Gp-1을 그대로 이용하여 전달 함수 Gff를 정의하면, 피드포워드 제어기(62)는 불안정해진다. 때문에 전달 함수 Gp가 비최소위상 추이계인 경우, 양의 실근의 영점을 갖지 않도록 이미 알고 있는 방법으로 근사하여 얻어지는 전달 함수 Gp_a를 이용하여 피드포워드 제어기(62)의 전달 함수 Gff를 설계하는 것이 바람직하다. 즉 이 경우, 피드포워드 제어기(62)의 전달 함수 Gff는 응답 모델(61)의 전달 함수 Gm과, 제어 대상(P)에서의 합성 입력 u로부터 속도 검출 신호 N까지의 전달 함수 Gp를 양의 실근의 영점을 갖지 않도록 근사한 전달 함수 Gp_a의 역전달 함수 Gp_a-1의 곱과 동일해지도록 설계하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 피드포워드 제어기(62)의 전달 함수 Gff를 설계함으로써, 다이나모미터 제어 장치(6)에서의 상위 속도 지령 신호 Nr로부터 속도 검출 신호 N까지의 목표값 응답은 제어 대상에 외란이 없는 경우, 응답 모델(61)의 전달 함수 Gm과 동일해진다.
응답 모델(61)의 전달 함수 Gm의 차수는 피드포워드 제어기(62)의 전달 함수 Gff가 프로퍼하고 안정되도록, 즉 제어 대상(P)의 전달 함수 Gp 또는 그 근사 Gp_a의 분모의 차수 이상이 되도록 설정된다. 또한 이상과 같이 차수를 설정한 다음, 전달 함수 Gm의 구체적인 함수형은 상기 목표값 응답이 요구 주파수와 동일해지도록 설계된다.
도 3은 상위 속도 지령 신호 Nr로부터 속도 검출 신호 N까지의 전달 함수의 보드 선도이다. 도 3에서, 파선은 종래의 다이나모미터 제어 장치에 의한 결과를 나타내고, 실선은 본 실시 형태에 따른 다이나모미터 제어 장치(6)에 의한 결과를 나타낸다. 여기서 종래의 다이나모미터 제어 장치란, 피드백 제어기만으로 토크 전류 지령 신호를 생성하는 것을 말한다.
도 3에서 파선으로 나타내는 바와 같이, 다이나모미터 제어 장치를 단순한 피드백 제어기로 구성한 경우, 상위 속도 지령 신호 Nr로부터 속도 검출 신호 N까지의 전달 함수에는, 게인[dB]이 음으로 떨어지는 반공진점이 존재한다. 때문에 종래의 다이나모미터 제어 장치에서는, 상위 속도 지령 신호에 대한 응답 주파수는 반공진점의 주파수의 높아도 1/2 정도로 제한되기 때문에, 그 이상, 상위 속도 지령 신호에 대한 제어 응답을 향상시킬 수 없다.
이에 반해 도 3에서 실선으로 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 다이나모미터 제어 장치(6)에 의하면, 피드백 제어기(65)에 더하여, 응답 모델(61) 및 피드포워드 제어기(62)에 의해 토크 전류 지령 신호 DYref를 생성함으로써, 반공진점의 주파수 근방까지 게인의 떨어짐을 억제할 수 있다. 즉 본 실시 형태에 따른 다이나모미터 제어 장치(6)에 의하면, 제어 응답을 반공진점에 의한 제약을 넘어 높게 할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 시험 시스템(1)에 의하면, 이하의 효과를 나타낸다.
(1) 다이나모미터 제어 장치(6)는 상위 속도 지령 신호 Nr을 입력으로 하여 모델 속도 지령 신호 Nr'를 출력하는 응답 모델(61), 상위 속도 지령 신호 Nr을 입력으로 하여 피드포워드 입력 uff를 출력하는 피드포워드 제어기(62), 모델 속도 지령 신호 Nr'와 속도 검출 신호 N의 편차 e를 기초로 생성한 피드백 입력 ufb 및 피드포워드 제어기(62)에 의한 피드포워드 입력 uff를 기초로 토크 전류 지령 신호 DYref를 생성하는 속도 제어기(64)를 구비한다. 즉 시험 시스템(1)에서는, 다이나모미터 제어 장치(6)에서의 상위 속도 지령 신호 Nr에 대한 응답 특성을, 새롭게 추가한 응답 모델(61) 및 피드포워드 제어기(62)에 의해 피드백 제어기(65)와 독립적으로 설계할 수 있기 때문에, 제어 안정성을 해치지 않고 제어 응답을 반공진점에 의한 제약을 넘어 높게 할 수 있다.
(2) 속도 제어기(64)는 모델 속도 지령 신호 Nr'와 속도 검출 신호 N의 편차 e를 기초로 피드백 입력 ufb를 생성하는 피드백 제어기(65), 피드백 입력 ufb 및 피드포워드 입력 uff의 합인 합성 입력 u와 속도 검출 신호 N과 축 토크 검출 신호 Tsh를 기초로, 공시체(W)와 다이나모미터(2) 사이의 기계 공진을 억제하도록 토크 전류 지령 신호 DYref를 생성하는 공진 억제 제어기(67)를 구비한다. 시험 시스템(1)에서는, 피드백 제어기(65) 및 피드포워드 제어기(62)의 후단에 공진 억제 제어기(67)를 마련함으로써, 체결축(S)에 과도한 부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다.
(3) 시험 시스템(1)에서는, 피드포워드 제어기(62)에서의 상위 속도 지령 신호 Nr로부터 피드포워드 입력 uff까지의 전달 함수 Gff를, 응답 모델(61)에서의 상위 속도 지령 신호 Nr로부터 모델 속도 지령 신호 Nr'까지의 전달 함수 Gm과, 다이나모미터(2)와 인버터(5)와 공진 억제 제어기(67)를 포함하는 제어 대상(P)에서의 합성 입력 u로부터 속도 검출 신호 N까지의 전달 함수 Gp의 역전달 함수 Gp-1의 곱과 동일하게 함으로써, 제어 안정성 및 공진 억제 제어기(67)에 의한 공진 억제 기능을 해치지 않고 제어 응답을 반공진점에 의한 제약을 넘어 높게 할 수 있다.
(4) 시험 시스템(1)에서는, 피드포워드 제어기(62)에서의 상위 속도 지령 신호 Nr로부터 피드포워드 입력 uff까지의 전달 함수 Gff를, 응답 모델(61)에서의 상위 속도 지령 신호 Nr로부터 모델 속도 지령 신호 Nr'까지의 전달 함수 Gm과, 다이나모미터(2)와 인버터(5)와 공진 억제 제어기(67)를 포함하는 제어 대상(P)에서의 합성 입력 u로부터 속도 검출 신호 N까지의 전달 함수 Gp를 양의 실근의 영점을 갖지 않도록 근사한 전달 함수 Gp_a의 역전달 함수 Gp_a-1의 곱과 동일하게 한다. 이로써, 상기 제어 대상(P)의 전달 함수 Gp가 비최소위상 추이계여도, 제어 안정성 및 공진 억제 제어기(67)에 의한 공진 억제 기능을 해치지 않고 제어 응답을 반공진점에 의한 제약을 넘어 높게 할 수 있다.
1: 시험 시스템
W: 공시체
2: 다이나모미터
5: 인버터
6: 다이나모미터 제어 장치
61: 응답 모델
62: 피드포워드 제어기
63: 감산기
64: 속도 제어기
65: 피드백 제어기
66: 합산기
67: 공진 억제 제어기
7: 차량 모델 연산 장치
8: 축 토크 센서
9: 엔코더(속도 센서)

Claims (4)

  1. 공시체의 출력축과 체결축에 의해 연결된 다이나모미터,
    토크 전류 지령 신호에 따른 전력을 상기 다이나모미터에 공급하는 인버터,
    상기 다이나모미터의 회전 속도에 따른 속도 검출 신호를 생성하는 속도 센서,
    상기 속도 검출 신호와 상기 회전 속도에 대한 지령인 상위 속도 지령 신호를 기초로, 상기 토크 전류 지령 신호를 생성하여, 상기 인버터에 입력하는 다이나모미터 제어 장치를 구비하는 시험 시스템이며,
    상기 다이나모미터 제어 장치는
    상기 상위 속도 지령 신호를 입력으로 하여 모델 속도 지령 신호를 출력하는 응답 모델,
    상기 상위 속도 지령 신호를 입력으로 하여 피드포워드 입력을 출력하는 피드포워드 제어기,
    상기 모델 속도 지령 신호와 상기 속도 검출 신호의 편차를 기초로 생성한 피드백 입력과 상기 피드포워드 입력을 기초로 상기 토크 전류 지령 신호를 생성하는 속도 제어기를 구비하고,
    상기 피드포워드 제어기에서의 상기 상위 속도 지령 신호로부터 상기 피드포워드 입력까지의 제1 전달 함수 Gff는, 상기 응답 모델에서의 상기 상위 속도 지령 신호로부터 상기 모델 속도 지령 신호까지의 제2 전달 함수 Gm과, 상기 다이나모미터와 상기 인버터를 적어도 포함하는 제어 대상에서의 상기 피드백 입력 및 상기 피드포워드 입력의 합인 합성 입력으로부터 상기 속도 검출 신호까지의 제3 전달 함수 Gp 또는 당해 제3 전달 함수 Gp를 근사한 제4 전달 함수 Gp_a의 역전달 함수의 곱과 동일한 것을 특징으로 하는 시험 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이나모미터와 상기 공시체 사이의 축 토크에 따른 축 토크 검출 신호를 생성하는 축 토크 센서를 더 구비하며,
    상기 속도 제어기는
    상기 편차를 기초로 상기 피드백 입력을 생성하는 피드백 제어기,
    상기 합성 입력과 상기 속도 검출 신호와 상기 축 토크 검출 신호를 기초로, 상기 공시체와 상기 다이나모미터 사이의 기계 공진을 억제하도록 상기 토크 전류 지령 신호를 생성하는 공진 억제 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 시험 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전달 함수 Gff는 상기 제2 전달 함수 Gm과 상기 제3 전달 함수 Gp의 역전달 함수의 곱과 동일하고,
    상기 제어 대상은 상기 공진 억제 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시험 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전달 함수 Gff는 상기 제2 전달 함수 Gm과 상기 제4 전달 함수 Gp_a의 역전달 함수의 곱과 동일하고,
    상기 제어 대상은 상기 공진 억제 제어기를 포함하며,
    상기 제4 전달 함수 Gp_a는 상기 제3 전달 함수 Gp를 양의 실근의 영점을 갖지 않도록 근사한 전달 함수인 것을 특징으로 하는 시험 시스템.
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