KR20170004406A - Apparatus for detecting and suppressing resonance in servo system using a plurality of fixed notch filter and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공진 감지기, 주파수 추정기, 고정 노치 필터, 공진 비교기 및 필터 설정기를 사용하여 서보 시스템에서 발생하는 복수개의 공진을 자동으로 검출하고 그 공진 주파수를 추정하고 공진 크기에 따라 공진을 억제하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters, and more particularly, to a system and method for detecting and suppressing resonance in a servo system using a resonance detector, The present invention relates to a method for automatically detecting a plurality of generated resonances, estimating the resonance frequency thereof, and suppressing resonance according to the resonance amplitude.
종래에는 서보 시스템의 공진 현상을 억제하기 위한 방법으로 출력 전류 명령에 노치 필터를 적용하는 방법이 널리 사용되고 있다. 노치 필터란 입력 신호에서 특정 주파수 대역의 성분을 제거한 신호를 출력시키는 필터로서 노치 필터를 사용하면 전류 명령에서 공진을 유발하는 주파수 성분을 제거하여 서보 시스템의 공진 영향을 억제할 수 있다.Conventionally, a method of applying a notch filter to an output current command as a method for suppressing a resonance phenomenon of a servo system has been widely used. A notch filter is a filter that removes a component of a specific frequency band from an input signal. If a notch filter is used, the resonance influence of the servo system can be suppressed by removing frequency components causing resonance in the current command.
도 1은 종래 기술에 따른 서보 시스템의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 종래 서보 시스템(1)은 제어부(10) 및 플랜트(20)를 포함한다. 제어부(10)는 서보 제어기(11), 고정 노치 필터(12) 및 전류 제어기(13)를 포함한다. 플랜트(20)는 모터 (21), 부하(22) 및 인코더(23)를 포함한다. 서보 제어기(11)는 플랜트(20)의 모터(21) 제어를 위한 전류 명령을 발생한다. 전류 제어기(13)는 서보 제어기(11)로부터 전류 명령이 전달되면, 전류 명령에 상응하는 구동 전류를 모터(21)에 제공한다. 인코더(23)는 플랜트(20) 내에서 구동되는 모터(21)의 회전각 또는 회전속도를 측정하여 그 결과를 서보 제어기(11)에 피드백으로 제공한다. 이후 서보 제어기(11)는 수신된 피드백을 참조하여 모터(21)를 제어한다.1 is a block diagram of a servo system according to the prior art. Referring to FIG. 1, a
여기서, 고정 노치 필터(12)는 서보 제어기(11)에서 출력되는 전류 명령에서 노치 주파수에 해당하는 성분을 제거하는 역할을 수행한다. 플랜트(20)를 포함한 서보 시스템(1)의 공진 주파수를 알고 있는 경우, 고정 노치 필터(12)의 노치 주파수를 상기 공진 주파수로 설정하면 서보 제어기(11)의 출력 전류 명령 중 상기 공진 주파수 성분이 억제되어 전류 제어기(13)로부터 출력되는 구동 전류가 모터(21)의 공진 현상을 유발하지 않는다.Here, the
하지만 이러한 공진 억제 방법은 시스템의 공진 주파수를 미리 알고 있어야 가능하며, 현재 구비된 노치 필터가 운용중인 상태에서 새로운 공진이 발생된 경우 새로운 공진 주파수의 공진을 처리할 수 없는 문제점이 존재한다.However, such a resonance suppression method can be realized only when the resonance frequency of the system is known in advance, and when a new resonance is generated while the presently provided notch filter is in operation, resonance of a new resonance frequency can not be processed.
이러한 문제를 해결하기 위해 복수개의 노치 필터를 사용하는 방법도 있다. 하지만 역시 복수개의 노치 필터를 사용하는 경우에도 미리 공진 주파수들을 알고 있어야 하며, 복수개의 노치 필터가 모두 사용 중일 때 새로운 공진이 발생된 경우 새로운 공진 주파수의 공진을 처리할 수 없는 문제점이 존재한다.To solve this problem, there is a method of using a plurality of notch filters. However, even when a plurality of notch filters are used, the resonance frequencies must be known in advance, and when a plurality of notch filters are in use, new resonance occurs.
본 발명의 일 목적은 서보 시스템에서 발생하는 공진의 실시간 감지 및 억제를 수행하며, 복수개의 고정 노치 필터를 효율적으로 운용하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for efficiently detecting and suppressing resonance occurring in a servo system, and efficiently operating a plurality of fixed notch filters.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치는 서보 제어기에서 발생된 전류 명령으로부터 서보 시스템의 공진 발생 및 억제 여부와 발생한 공진의 크기를 감지하는 공진 감지기, 상기 전류 명령으로부터 발생한 공진의 주파수를 실시간으로 추정하는 주파수 추정기, 미리 알려진 제1 공진을 억제하기 위해 상기 전류 명령을 필터링하는 고정 노치 필터부, 상기 고정 노치 필터부가 사용중인 가운데 제 2 공진이 감지되면, 상기 제2 공진의 크기와 상기 제1 공진의 크기를 비교하는 공진 비교기 및 상기 제2 공진의 크기가 상기 제1 공진의 크기보다 큰 경우, 상기 제2 공진이 억제되도록 상기 고정 노치 필터부의 노치 주파수를 상기 제2 공진의 주파수로 변경하는 필터 설정기를 포함한다.An apparatus for detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment of the present invention includes a resonance detector for detecting resonance occurrence and suppression of a servo system from a current command generated in a servo controller, A frequency estimator for estimating a resonance frequency generated from the current command in real time, a fixed notch filter for filtering the current command to suppress a known first resonance, a second notch filter unit for detecting a second resonance A resonance comparator for comparing the magnitude of the second resonance with the magnitude of the first resonance and a resonance comparator for comparing the magnitude of the second resonance with the magnitude of the first resonance, And a filter setter for changing the notch frequency to the frequency of the second resonance.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 공진 감지기는, 상기 전류 명령의 진폭의 크기 변화 또는 확률적 분석값을 이용하여 상기 서보 시스템의 공진 발생 및 억제 여부와 발생한 공진의 크기를 감지할 수 있다.The apparatus may further include a resonance detector for detecting and suppressing a resonance of the servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment of the present invention, Generation and suppression, and the magnitude of the generated resonance.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 공진 비교기는, 상기 제1 공진 또는 제2 공진의 크기를 메모리에 저장할 수 있다.Also, in the apparatus for detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment, the resonance comparator may store the size of the first resonance or the second resonance in a memory.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 미리 알려진 제1 공진은 복수개이고, 상기 고정 노치 필터부는 복수개의 고정 노치 필터를 포함하는 경우, 상기 복수개의 고정 노치 필터는 각각 복수개의 제1 공진을 억제하기 위해 서로 다른 노치 주파수를 가질 수 있다.Further, in the apparatus for detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment, when there are a plurality of known first resonances and the fixed notch filter unit includes a plurality of fixed notch filters, The plurality of fixed notch filters may each have a different notch frequency to suppress a plurality of first resonances.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 공진 비교기는, 상기 고정 노치 필터부 내 모든 고정 노치 필터가 사용중인 가운데 제2 공진이 감지되면, 상기 고정 노치 필터부에 의해 억제되고 있는 제1 공진의 크기를 서로 비교한 뒤, 그 중 가장 작은 공진의 크기와 상기 제2 공진의 크기를 비교할 수 있다.Further, in an apparatus for detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment, when the second resonance is detected while all the fixed notch filters in the fixed notch filter unit are in use, The size of the first resonance suppressed by the fixed notch filter unit may be compared with each other, and then the size of the smallest resonance and the size of the second resonance may be compared.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 필터 설정기는, 상기 제2 공진의 크기가 상기 제1 공진 중 가장 작은 공진의 크기보다 큰 경우, 상기 제2 공진이 억제되도록 상기 가장 작은 공진을 억제하고 있는 고정 노치 필터의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 변경할 수 있다.Further, in an apparatus for detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment, when the magnitude of the second resonance is larger than the smallest resonance of the first resonance, The notch frequency of the fixed notch filter suppressing the smallest resonance may be changed to the second resonant frequency so that the second resonance is suppressed.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 주파수 추정기에 의해 추정된 주파수를 노치 주파수로 하여 상기 전류 명령을 필터링하는 적응 노치 필터를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include an adaptive notch filter for filtering the current command by using a frequency estimated by the frequency estimator as a notch frequency in the servo system resonance detection and suppression apparatus using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment .
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 필터 설정기는, 상기 적응 노치 필터부의 필터링 이후 상기 공진 감지기에 의해 상기 제2 공진의 억제가 감지되면, 상기 적응 노치 필터부의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 간주할 수 있다.Further, in an apparatus for detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment, the filter setter may further include a filter setting unit that, when the suppression of the second resonance is detected by the resonance sensor after filtering of the adaptive notch filter unit , The notch frequency of the adaptive notch filter unit may be regarded as the second resonance frequency.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 필터 설정기는, 상기 고정 노치 필터부 내 가장 작은 공진을 억제하는 고정 노치 필터의 노치 주파수를 상기 적응 노치 필터의 노치 주파수로 설정한 후, 상기 적응 노치 필터의 동작을 중지시킬 수 있다.The apparatus for detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment of the present invention is characterized in that the filter setting unit sets the notch frequency of the fixed notch filter for suppressing the smallest resonance in the fixed notch filter unit, After setting the notch frequency of the notch filter, the operation of the adaptive notch filter can be stopped.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법은, 서보 제어기에서 미리 알려진 제1 공진을 억제하기 위해 고정 노치 필터부를 이용하여 전류 명령을 필터링 하는 제1 필터링 단계, 상기 전류 명령으로부터 상기 서보 시스템의 공진의 발생 및 억제 여부와 발생한 공진의 크기를 감지하는 단계, 상기 전류 명령으로부터 발생한 공진의 주파수를 실시간으로 추정하는 단계, 제2 공진이 감지되면, 감지된 제2 공진과 상기 제1 공진의 크기를 비교하는 단계 및 상기 제2 공진의 크기가 상기 제1 공진의 크기보다 큰 경우, 상기 제2 공진이 억제되도록 상기 고정 노치 필터부의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 변경하는 단계를 포함한다.A method of detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment of the present invention includes a first step of filtering a current command using a fixed notch filter unit to suppress a first resonance previously known in a servo controller, Detecting a resonance frequency of the servo system from the current command, detecting a magnitude of the generated resonance, estimating a resonance frequency generated from the current command in real time, detecting a second resonance when the second resonance is detected, Comparing the magnitude of the second resonance with the magnitude of the first resonance, and, when the magnitude of the second resonance is larger than the magnitude of the first resonance, 2 resonant frequency.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법에 있어서, 상기 전류 명령으로부터 상기 서보 시스템의 공진의 발생 및 억제 여부와 발생한 공진의 크기를 감지하는 단계는, 상기 전류 명령의 진폭의 크기 변화 또는 상기 전류 명령에 대한 확률적 분석값을 이용할 수 있다.In the method of detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment of the present invention, the step of detecting occurrence and suppression of resonance of the servo system from the current command, A magnitude variation of the magnitude of the current command, or a probabilistic analysis value for the current command.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 미리 알려진 제1 공진 또는 제2 공진의 크기를 메모리에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a step of storing the size of the first resonance or the second resonance in a memory, in the apparatus for detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an exemplary embodiment.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 미리 알려진 제1 공진은 복수개이고, 상기 제1 필터링 단계는, 상기 복수개의 제1 공진을 억제하기 위해 서로 다른 노치 주파수를 갖는 복수개의 고정 노치 필터를 포함한 고정 노치 필터부를 이용할 수 있다.In the apparatus for detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment of the present invention, the first resonance may be a plurality of previously known resonances, and the first filtering may include suppressing the plurality of first resonances A fixed notch filter unit including a plurality of fixed notch filters having different notch frequencies may be used.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 고정 노치 필터부 내 모든 고정 노치 필터들이 사용중인 가운데 제2 공진이 감지되면, 현재 억제되고 있는 복수개의 제1 공진의 크기를 비교한 뒤, 그 중 가장 작은 공진의 크기와 상기 제2 공진의 크기를 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the apparatus for detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment, if a second resonance is detected while all the fixed notch filters in the fixed notch filter unit are in use, And comparing the magnitude of the first resonance of the first resonator with the magnitude of the second resonance of the first resonator.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 제2 공진이 억제되도록 상기 고정 노치 필터부의 노치 주파수를 변경하는 단계는, 상기 제2 공진의 크기가 상기 가장 작은 공진의 크기보다 큰 경우, 상기 제2 공진이 억제되도록 상기 가장 작은 공진을 억제하고 있는 고정 노치 필터의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.In the apparatus for suppressing and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment, the step of changing the notch frequency of the fixed notch filter unit such that the second resonance is suppressed may include: Changing the notch frequency of the fixed notch filter suppressing the smallest resonance to the second resonant frequency so that the second resonance is suppressed when the size of the notch filter is larger than the size of the smallest resonance.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 제1 공진이 억제되고 있는 상태에서 제2 공진이 감지되면, 추정된 주파수를 노치 주파수로 하는 적응 노치 필터를 이용하여 상기 전류 명령을 필터링하는 제2 필터링 단계를 더 포함할 수 있다.[0027] In another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting and suppressing a resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment of the present invention, wherein when the second resonance is detected in a state where the first resonance is suppressed, And a second filtering step of filtering the current command using a notch filter.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 적응 노치 필터의 필터링 이후 상기 제2 공진의 억제가 감지되면, 상기 적응 노치 필터부의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 간주하는 단계를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a plurality of fixed notch filters, wherein the notch frequency of the adaptive notch filter is set to a predetermined value when the suppression of the second resonance is detected after the filtering of the adaptive notch filter, The second resonant frequency may be regarded as a second resonant frequency.
또한 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에 있어서, 상기 필터 설정기는, 상기 고정 노치 필터부 내 고정 노치 필터의 노치 주파수를 상기 적응 노치 필터부의 노치 주파수로 설정한 후, 상기 적응 노치 필터의 동작을 중지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The apparatus for detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment of the present invention is characterized in that the filter setter is configured to adjust the notch frequency of the fixed notch filter in the fixed notch filter unit to the notch frequency of the adaptive notch filter unit And stopping the operation of the adaptive notch filter.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 공진 정보가 알려지지 않은 서보 시스템에서 공진 현상 발생 시 발생한 공진을 실시간으로 추정하고 억제할 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to estimate and suppress, in real time, resonance occurring when a resonance phenomenon occurs in a servo system in which resonance information is not known.
또한, 고정 노치 필터를 이용하여 공진 억제 작용을 수행하므로 서보 시스템이 운용 가능한 고정 노치 필터 개수만큼 여러 개의 공진 성분을 억제할 수 있다.Also, since the resonance suppression function is performed using the fixed notch filter, it is possible to suppress a plurality of resonance components as many as the number of fixed notch filters that can be operated by the servo system.
또한, 서보 시스템이 운용 가능한 고정 노치 필터의 개수보다 많은 수의 공진을 감지하는 경우 발생한 공진의 크기를 고려, 고정 노치 필터를 재설정하므로 공진 억제에 필요한 한정된 개수의 고정 노치 필터를 효율적으로 사용할 수 있다.In addition, since the fixed notch filter is reset in consideration of the magnitude of the resonance generated when the servo system detects a larger number of resonances than the number of fixed notch filters that can be operated, a limited number of fixed notch filters necessary for resonance suppression can be efficiently used .
도 1은 종래 기술에 따른 서보 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서보 시스템의 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부(120)의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of a servo system according to the prior art.
2 is a block diagram of a servo system according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are block diagrams showing an example of a
4 is a flowchart illustrating a method of detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to another embodiment of the present invention.
본 특허 출원은 산업통상자원부 R&D 프로그램의 지원을 받아 개발되었음[10045630, 안전기능을 가진 무 튜닝 고성능 서보 시스템 시리즈 개발].This patent application was developed with the support of R & D program of Ministry of Commerce, Industry and Energy [10045630, Development of high-performance servo system with tuning function without tuning].
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면들을 참조한다. 상세한 설명의 실시 예들은 당업자가 본 발명을 실시하기 위한 상세 설명을 개시하는 목적으로 제공된다. The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of example, specific embodiments in which the invention may be practiced. Embodiments of the detailed description are provided to those skilled in the art for the purpose of disclosing the detailed description for carrying out the invention.
본 발명의 각 실시 예들은 서로 상이한 경우를 설명할 수 있으나, 그것이 각 실시 예들이 상호 배타적임을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 상세한 설명의 일 실시 예와 관련하여 설명된 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예에서도 동일하게 구현될 수 있다. 또한, 여기서 개시되는 실시 예들의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. Each of the embodiments of the present invention can describe different cases, but it does not mean that the embodiments are mutually exclusive. For example, the specific shapes, structures, and characteristics described in connection with one embodiment of the detailed description may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention. It is also to be understood that the location or arrangement of the individual components of the embodiments disclosed herein may be varied without departing from the spirit and scope of the invention.
한편, 여러 실시 예들에서 동일하거나 유사한 참조번호는 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭한다. 첨부된 도면들에서 각 구성 요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 적용되는 크기와 같거나 유사할 필요는 없다.On the other hand, in various embodiments, the same or similar reference numerals refer to the same or similar components. In the accompanying drawings, the sizes of the respective components may be exaggerated for explanatory purposes and need not be equal to or similar to the actual applied size.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서보 시스템의 블록도이다. 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 서보 시스템(1000)은 공진 억제부(100), 제어부(200) 및 플랜트(300)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(200)는 서보 제어기(210) 및 전류 제어기(220)를 포함할 수 있다. 상기 서보 제어기(210) 및 전류 제어기(220)는 도 1에서 설명한 서보 제어기(11) 및 전류 제어기(13)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 즉 서보 제어기(210)는 전류 명령을 발생시키고, 전류 제어기(220)는 전류 명령에 따른 구동 전류를 발생시킬 수 있다.2 is a block diagram of a servo system according to an embodiment of the present invention. 2, a
상기 플랜트(300)는 모터(310), 부하(320) 및 인코더(330)를 포함할 수 있으며, 각 구성요소의 기능은 도 1에서 설명한 모터(21)와 부하(22) 및 인코더(23)와 동일할 수 있다.The
상기 공진 억제부(100)는 공진 감지기(110), 주파수 추정기(150), 필터부(120), 공진 비교기(130), 및 필터 설정기(140)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 필터부(120)는 하나 이상의 고정 노치 필터 또는 하나 이상의 적응 노치 필터를 포함할 수 있다.The
상술한 공진 억제부(100)의 구성요소는 부분적으로 또는 전체가 온전한 하드웨어이거나 소프트웨어로 구현될 수 있다.The components of the
본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치는 공진 감지기(110), 주파수 추정기(150), 고정 노치 필터부를 포함하는 필터부(120), 공진 비교기(130), 및 필터 설정기(140)를 포함할 수 있다. The apparatus for detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment of the present invention includes a
상기 공진 감지기(110)는 서보 제어기(210)에서 발생된 전류 명령을 입력 신호로 수신하여, 상기 전류 명령으로부터 상기 서보 시스템의 공진 발생과 공진 억제 여부, 그리고 발생한 공진의 크기를 감지할 수 있다. 즉 상기 공진 감지기(110)는 상기 인코더(330)로부터 피드백된 신호에 따라 발생된 상기 전류 명령으로부터 상기 플랜트(300)에 공진이 발생하는지 여부를 감지할 수 있다. The
또한 상기 공진 감지기(110)는 공진 발생이 감지되었을 때 발생한 공진의 크기를 측정할 수 있다. 또한 상기 공진 감지기(110)는 상기 필터부(120)의 필터링 동작 이후, 상기 필터링에 의해 상기 감지된 공진이 효과적으로 억제되고 있는지 여부를 감지할 수 있다.Also, the
공진의 발생 및 억제 여부, 그리고 발생한 공진의 크기를 감지(또는 측정)하기 위해서, 상기 공진 감지기(110)는 상기 전류 명령의 진폭의 크기 변화 또는 상기 전류 명령에 대한 확률적 분석값을 이용할 수 있다. 상기 확률적 분석값은 상기 전류 명령에 대한 평균, 분산, 확률밀도함수, 자기상관, 상호상관, n차 모멘트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 공진 감지기(110)는 상기 공진에 대한 감지 결과 또는 공진 크기 측정 결과를 상기 공진 비교기(130)(경로 c) 또는필터 설정기(140)(경로 c')에 전달할 수 있다.In order to detect (or measure) the magnitude of the generated resonance, whether resonance is generated and inhibited, and the magnitude of the generated resonance, the
상기 주파수 추정기(150)는 상기 전류 명령을 입력으로 받아 상기 전류 명령의 주파수를 실시간으로 추정한다. 출력되는 추정 주파수가 상기 전류 명령에 나타나는 공진 주파수가 되도록, 상기 주파수 추정기(150)는 매 연산 주기마다 입력 신호의 주파수에 대한 추정 주파수의 변화량을 이용하여 연속적으로 입력 신호의 주파수를 추정할 수 있다. 예컨대 상기 주파수 추정기(150)는 매 연산 주기마다 계산되는 추정 주파수의 변화량을 적분하여 입력 신호의 주파수를 추정할 수 있다.The
또한 일 예에서 상기 주파수 추정기(150)는 제2 공진이 감지되면 주파수 추정을 시작할 수도 있다.In one example, the
상기 적분된 추정 주파수가 입력 신호인 상기 전류 명령의 기본 주파수에 가까워질수록 상기 계산되는 추정 주파수의 변화량 크기가 작아지게 되어, 상기 추정 주파수가 입력 신호인 전류 명령의 기본 주파수로 수렴한다. 따라서 정상 상태에서 상기 주파수 추정기(150)가 출력하는 추정 주파수(e)는 상기 전류 명령의 기본 주파수가 된다.As the integrated frequency becomes closer to the fundamental frequency of the current command, which is the input signal, the calculated variation amount of the estimated frequency becomes smaller, and the estimated frequency converges to the fundamental frequency of the current command as the input signal. Therefore, the estimated frequency e output from the
상기 주파수 추정기(150)는 아래 수학식 1로 표현되는 적응형 필터 기반의 주파수 추정기로 설계될 수 있다.The
여기서 x는 적응형 필터의 상태 (state), 는 적응형 필터의 감쇄비, 는 추정 주파수, 는 주파수 추정 이득, 는 입력 신호로 본 발명에서는 전류 명령(a)을 나타낸다. 상기 주파수 추정기(150)는 매 단위시간 마다 추정 주파수의 미소 변화량 을 계산하고 이를 적분하여 입력 신호의 기본 주파수를 추정한다.Where x is the state of the adaptive filter, The attenuation ratio of the adaptive filter, Is the estimated frequency, Is a frequency estimation gain, (A) in the present invention as an input signal. The
상기 필터부(120)는 고정된 노치 주파수에 대하여 상기 전류 명령을 필터링하여 상기 서보 시스템의 공진을 억제할 수 있다. 즉, 상기 필터부(120)의 상기 고정 노치 필터부가 보유하는 복수개의 고정 노치 필터의 노치 주파수들은 미리 알려진 제1 공진의 공진 주파수로 설정될 수 있다. 상기 미리 알려진 제1 공진은 복수개일 수도 있다.The
또한 상기 공진 비교기(130)는 상기 제1 공진의 크기를 메모리(미도시)에 저장할 수 있다.The
상기 고정 노치 필터부 내의 모든 고정 노치 필터들이 상기 제1 공진을 억제하는 데 사용중인 가운데 상기 제2 공진이 감지되면, 더 이상 운용 가능한 고정 노치 필터가 없어 제2 공진을 억제하는 고정 노치 필터를 설정하지 못하는 문제가 발생한다. 이 경우 상기 공진 비교기(130)는 상기 고정 노치 필터부에 의해 억제되고 있는 상기 제1 공진과 제2 공진의 크기를 비교한다.When the second resonance is detected while all the fixed notch filters in the fixed notch filter portion are being used to suppress the first resonance, a fixed notch filter for suppressing the second resonance is not set The problem that can not be done occurs. In this case, the
상기 공진 비교기(130)의 비교 결과, 상기 제2 공진의 크기가 상기 제1 공진의 크기보다 큰 경우, 상기 필터 설정기(140)는 상기 제2 공진이 억제되도록 상기 고정 노치 필터부의 노치 주파수를 상기 제2 공진의 주파수로 변경할 수 있다.When the magnitude of the second resonance is larger than the magnitude of the first resonance as a result of the comparison of the
아울러, 상기 공진 비교기(130)의 비교 결과, 상기 제2 공진의 크기가 상기 제1 공진의 크기보다 큰 경우, 공진 비교기(130)는 상기 제2 공진의 크기를 저장할 수 있다.In addition, when the size of the second resonance is larger than the size of the first resonance as a result of the comparison of the
또한 일 예에서 미리 알려진 제1 공진은 복수개일 수 있다. 고정 노치 필터부에 포함된 복수개의 고정 노치 필터는 상기 복수개의 제1 공진을 억제하기 위해 서로 다른 노치 주파수를 가질 수 있다.Also, in one example, a plurality of previously known first resonances may be present. The plurality of fixed notch filters included in the fixed notch filter section may have different notch frequencies to suppress the plurality of first resonances.
미리 알려진 제1 공진이 복수개인 경우, 제2 공진이 공진 감지기(110)에의해 감지되면, 공진 비교기(130)는 미리 알려진 복수개의 제1 공진의 크기를 서로 비교한다. 그리고 공진 비교기(130)는 미리 알려진 복수개의 제1 공진 중에서 가장 작은 공진을 결정한다. 그 후 공진 비교기(130)는 상기 가장 작은 공진(즉, 미리 알려진 제1 공진 중에서 가장 크기가 작은 공진)의 크기와 제2 공진의 크기를 비교할 수 있다.In the case where there are a plurality of previously known first resonances, the
비교 결과, 제2 공진의 크기가 상기 가장 작은 공진의 크기보다 큰 경우, 필터 설정기(140)는 상기 가장 작은 공진을 억제하고 있는 고정 노치 필터의 노치 주파수를 제2 공진 주파수로 변경할 수 있다.As a result of the comparison, when the magnitude of the second resonance is larger than the magnitude of the smallest resonance, the
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치에서, 상기 필터부(120)는, 상기 제1 공진이 억제되고 있는 상태에서, 상기 공진 감지기(110)에 의해 제2 공진이 감지되면, 상기 주파수 추정기(150)가 상기 제2 공진의 주파수 추정을 성공하는지 확인하기 위해 상기 주파수 추정기(150)에 의해 실시간으로 추정된 주파수를 노치 주파수로 하여 상기 전류 명령을 필터링하는 적응 노치 필터를 더 포함할 수 있다.In the apparatus for detecting and suppressing resonance of a servo system using the plurality of fixed notch filters according to an embodiment of the present invention, the
상기 필터 설정기(140)는 상기 제2 공진이 감지되면 상기 적응 노치 필터를 동작시켜 상기 주파수 추정기(150)가 상기 제2 공진의 주파수를 성공적으로 추정하는지 확인할 수 있다. 즉, 상기 필터 설정기(140)는 상기 제2 공진이 감지되어 설정된 상기 적응 노치 필터의 필터링 이후 상기 공진 감지기(110)에 의해 상기 제2 공진의 억제가 감지되면, 상기 주파수 추정기(150)가 상기 제2 공진의 주파수를 성공적으로 추정했다고 판단한다. 이 경우 상기 적응 노치 필터의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 간주할 수 있다.When the second resonance is detected, the
상기 필터 설정기(140)는 위의 작용을 통해 상기 주파수 추정기(150)가 발생한 제2 공진의 주파수를 성공적으로 추정하고, 그에 따라 제2 공진이 억제됨이 확인 되면, 상기 고정 노치 필터부 내 고정 노치 필터의 노치 주파수를 상기 적응 노치 필터의 노치 주파수로 설정한 후, 상기 적응 노치 필터의 동작을 중지시킬 수 있다.The
상기 적응 노치 필터는 아래 수학식 2로 표현되는 2차 노치 필터로 설계될 수 있으나 이에 본 발명이 제한되는 것은 아니다.The adaptive notch filter may be designed as a second notch filter expressed by Equation (2) below, but the present invention is not limited thereto.
여기서 s는 라플라스 연산자 (Laplace operator), 은 노치 주파수, 는 필터의 감쇄비 (damping factor)를 나타낸다. 상기 적응 노치 필터의 노치 주파수인 는 주파수 추정기(120)의 추정 주파수로서 시간에 따라 변할 수 있다.Where s is the Laplace operator, Notch frequency, Represents the damping factor of the filter. The notch frequency of the adaptive notch filter May vary over time as an estimated frequency of the
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부(120)의 일 예를 나타내는 블록도이다. 도 3a를 참고하면 상기 필터부(120)는 고정 노치 필터부(121)를 포함할 수 있으며, 상기 고정 노치 필터부(121)는 하나 이상의 고정 노치 필터(121a, 121b)를 포함할 수 있다. 3A and 3B are block diagrams showing an example of a
또한 다른 실시예에서 상기 필터부(120)는 도 3b 에 도시된 바와 같이 적응 노치 필터부(122)를 더 포함할 수 있다. 상기 적응 노치 필터부(122)는 한 개의 적응 노치 필터(122a)를 포함할 수 있으나 이에 본 발명이 제한되는 것은 아니고 복수개의 적응 노치 필터가 포함될 수도 있다.Also, in another embodiment, the
도 3b에서 한 개의 적응 노치 필터(122a)와 두 개의 고정 노치 필터(121a, 121b)가 도시되었으나 그 순서 및 개수는 예시적인 것에 불과하다. 다만 바람직한 본 발명의 일 실시예에서 상기 적응 노치 필터는 단수이고, 고정 노치 필터는 복수개일 수 있다. In FIG. 3B, one
여기서, 적응 노치 필터는 노치 주파수가 상기 주파수 추정기(150) 의 추정 주파수로서 노치 주파수가 실시간으로 바뀌는 노치 필터이고, 고정 노치 필터는 고정된 주파수를 노치 주파수로 하는 노치 필터이다. Here, the adaptive notch filter is a notch filter in which a notch frequency is changed in real time as an estimated frequency of the
상기 고정 노치 필터부(121)는 미리 알려진 복수개의 제1 공진을 억제하기 위해 상기 전류 명령을 필터링할 수 있다. 여기서 제1 공진은 고정 노치 필터부 내 고정 노치 필터(121a, 121b) 에 의해 억제되고 있는 공진들을 의미한다. The fixed
일 예에서 상기 고정 노치 필터부(121)의 고정 노치 필터(121a) 및 고정 노치 필터(121b)는 각각 공진 주파수가 f11과 f12인 제1 공진을 억제하기 위해 노치 주파수가 f11, f12로 설정되어 있을 수 있다. 또한 다른 예에서 고정 노치 필터부(121)의 고정 노치 필터 중 적어도 한 개는 노치 주파수가 설정되어 있지 않은 비어 있는 상태일 수도 있다.The notch frequencies of the fixed
상기 공진 비교기(130)는 상기 고정 노치 필터부의 노치 주파수가 설정되어 있는 고정 노치 필터에 대하여 각각의 공진 크기를 저장하고 있는 상태일 수 있다. 즉, 일 예에서 상기 공진 비교기(13)는 각각 공진 주파수가 f11과 f12인 제1 공진의 크기 M1과 M2를 메모리에 저장하고 있는 상태일 수 있다.The
일 예에서 상기 공진 비교기(130)는 공진 감지기(110)로부터 전달받은 감지정보(c)를 기초로 공진 감지기(110)에서 감지된 새로운 공진의 크기와 상기 공진 비교기(130)에서 저장하고 있는 제1 공진의 크기를 비교할 수 있다. 그리고 그 결과를 필터 설정기(140)에 제공할 수 있다.The
상기 공진 비교기(130)는 제1 공진이 억제되고 있는 상태에서, 새로운 공진(즉, 제2 공진)이 감지되면, 제1 공진의 크기와 제2 공진의 크기를 비교할 수 있다. 구체적으로, 상기 공진 비교기(130)는 제2 공진이 감지되면, 현재 억제되어 있는 복수개의 제1 공진의 크기를 서로 비교할 수 있다. 제1 공진 중 크기가 가장 작은 공진을 선택하고 상기 제1 공진 중 가장 작은 공진의 크기와 제2 공진의 크기를 비교할 수 있다. 그리고 그 결과를 필터 설정기(140)에 제공할 수 있다.The
예컨대, 도 3a를 참조하면, 고정 노치 필터(121a)가 억제하고 있는 제1 공진의 크기가 M1이고 고정 노치 필터(121b)가 억제하고 있는 제1 공진의 크기가 M2이며, M2가 M1 보다 큰 경우, 공진 비교기(130)는 상기 공진 감지기(110) 에서 감지된 제2 공진의 크기(M3)와 제1 공진(M1)의 크기를 비교할 수 있다. 3A, when the size of the first resonance suppressed by the fixed
상기 필터 설정기(140)는 상기 필터부(120) 내 필터들의 동작을 제어하는 신호(d)를 상기 필터부(120)에 보낼 수 있다. 상기 필터 설정기(140)는 상기 제2 공진의 크기(M3)가 상기 제1 공진 중 가장 작은 공진의 크기(M1)보다 큰 경우, 상기 제2 공진이 억제되도록 상기 고정 노치 필터부(121) 내 고정 노치 필터(121a)의 노치 주파수를 변경할 수 있다. 상술한 필터 설정기(140)의 동작은 사용자 입력 또는 자동화된 로직에 의해 구현될 수 있다.The
위 예시에서 M2가 M1 보다 큰 것으로 가정하였으므로, 상기 필터 설정기(140)는 M1보다 M3가 더 큰 경우 고정 노치 필터(121a)의 노치 주파수를 제2 공진의 공진 주파수로 변경할 수 있다.In the above example, since M2 is assumed to be larger than M1, the
즉, 제2 공진의 공진 주파수가 f21인 경우, 필터 설정기(140)는 고정 노치 필터(121a)의 노치 주파수를 f11에서 f21으로 변경할 수 있다. 이에 따라서 서보 시스템(1000)에서 발생하고 있는 복수개의 공진들 중에서 가장 큰 공진들을 선택한 뒤, 운용 가능한 복수개의 고정 노치 필터를 이용하여 억제할 수 있다.That is, when the resonance frequency of the second resonance is f21, the
도 3b 를 참조하면, 필터부(120)는 상기 제1 공진이 억제되고 있는 상태에서 상기 공진 감지기(110)에 의해 제2 공진이 감지되면, 상기 주파수 추정기가 상기 제2 공진의 주파수 추정을 성공하는지 확인하기 위해 상기 주파수 추정기에 의해 추정된 주파수를 노치 주파수로 하여 상기 전류 명령을 필터링하는 적응 노치 필터부(122)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3B, when the second resonance is detected by the
상기 주파수 추정기(150)는 제1 공진이 억제되고 있는 상태에서 상기 공진 감지기(110)에 의해 제2 공진이 감지되면, 상기 전류 명령의 주파수를 실시간으로 추정할 수 있다. 그리고 추정된 주파수(e)를 필터부(120)의 적응 노치 필터부(122)에 제공할 수 있다.The
상기 적응 노치 필터부(122) 내 적응 노치 필터(122a)는 상기 주파수 추정기(150)에 의해 실시간으로 추정된 주파수(e)를 노치 주파수로 하여 상기 전류 명령을 필터링할 수 있다.The
상기 적응 노치 필터부(122)는 주파수 추정기(150)가 추정한 주파수를 노치 주파수로 하여 전류 명령(a)을 필터링하며, 필터링된 전류 명령(b)을 전류 제어기(220)에 제공할 수 있다.The adaptive
상기 적응 노치 필터부(122)의 필터링 이후 상기 공진 감지기(110)에 의해 상기 제2 공진의 억제가 감지되면, 상기 주파수 추정기(150)가 상기 제2 공진의 주파수를 성공적으로 추정했다고 판단할 수 있으며, 이 경우 상기 적응 노치 필터(122a) 의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 간주할 수 있다.If the suppression of the second resonance is detected by the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법의 순서도이다. 상기 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법은 상술한 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치의 구성요소들에 의해 구현될 수 있다.4 is a flowchart illustrating a method of detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to an embodiment of the present invention. The resonance detection and suppression method of the servo system using the plurality of fixed notch filters may be implemented by the elements of the resonance detection and suppression apparatus of the servo system using the plurality of fixed notch filters.
도 4를 참조하면 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법은 미리 알려진 제1 공진을 억제하기 위해 고정 노치 필터부를 이용하여 상기 전류 명령을 필터링하는 제1 필터링 단계(S100), 서보 제어기에서 발생된 전류 명령으로부터 공진의 발생 및 억제, 그리고 발생한 공진의 크기를 감지하는 단계(S200), 상기 전류 명령으로부터 발생한 공진의 주파수를 실시간으로 추정하는 단계(S300), 제2 공진이 감지되면, 감지된 제2 공진과 상기 제1 공진의 크기를 비교하는 단계(S400), 상기 제2 공진의 크기가 상기 제1 공진의 크기보다 큰 경우, 상기 제2 공진이 억제되도록 상기 고정 노치 필터부의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 변경하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, a method of detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters includes a first filtering step (S100) of filtering the current command using a fixed notch filter unit to suppress a known first resonance, (S200) of generating and suppressing resonance from the current command generated in the servo controller and estimating the magnitude of the generated resonance, estimating the resonance frequency generated from the current command in real time (S300), detecting the second resonance (S400) of comparing the detected second resonance with the magnitude of the first resonance (S400). When the magnitude of the second resonance is larger than the magnitude of the first resonance, And changing the negative notch frequency to the second resonance frequency (S500).
상기 전류 명령으로부터 상기 서보 시스템의 공진의 발생 및 억제 여부와 발생한 공진의 크기를 감지하는 단계(S200)는, 상기 전류 명령의 진폭의 크기 변화 또는 상기 전류 명령에 대한 확률적 분석값을 이용할 수 있다.The step S200 of detecting whether the resonance of the servo system is generated or suppressed and the magnitude of the generated resonance from the current command may use a magnitude variation of the current command or a probabilistic analysis value of the current command .
일 실시예에서 상기 미리 알려진 제1 공진 또는 제2 공진의 크기를 메모리에 저장하는 단계(S600)를 더 포함할 수도 있다.In one embodiment, the step of storing the size of the previously known first resonance or the second resonance in the memory (S600) may be further included.
또한 상기 미리 알려진 제1 공진은 복수개일 수 있고, 이 경우, 상기 제1 필터링 단계(S100)는, 상기 복수개의 제1 공진을 억제하기 위해 서로 다른 노치 주파수를 갖는 복수개의 고정 노치 필터를 포함한 고정 노치 필터부를 이용하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, the first filtering step (SlOO) may include a fixed notch filter including a plurality of fixed notch filters having different notch frequencies to suppress the plurality of first resonances, And using a notch filter portion.
일 실시예에서 상기 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법은, 상기 제2 공진의 주파수가 성공적으로 추정되는지 확인하기 위해 추정된 주파수를 노치 주파수로 하는 적응 노치 필터를 이용하여 상기 전류 명령을 필터링하는 제2 필터링 단계를 더 포함할 수도 있다.In one embodiment, the method for detecting and suppressing resonance of a servo system using the plurality of fixed notch filters may include using an adaptive notch filter having a notch frequency as an estimated frequency to check whether the frequency of the second resonance is successfully estimated And a second filtering step of filtering the current command.
또한 상기 고정 노치 필터부 내 모든 고정 노치 필터들이 사용중인 가운데 제2 공진이 감지되면, 현재 억제되고 있는 복수개의 제1 공진의 크기를 비교한 뒤, 그 중 가장 작은 공진의 크기와 상기 제2 공진의 크기를 비교하는 단계를 더 포함할 수도 있다.When the second resonance is detected while all the fixed notch filters in the fixed notch filter unit are in use, the magnitudes of the plurality of first resonances being suppressed are compared, and the magnitude of the smallest resonance among them is compared with the magnitude of the second resonance And comparing the magnitudes of the first and second magnitudes.
여기서 상기 제2 공진이 억제되도록 상기 고정 노치 필터부의 노치 주파수를 변경하는 단계는, 상기 제2 공진의 크기가 상기 가장 작은 공진의 크기보다 큰 경우, 상기 제2 공진이 억제되도록 상기 가장 작은 공진을 억제하고 있는 고정 노치 필터의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of changing the notch frequency of the fixed notch filter unit such that the second resonance is suppressed may include changing the notch frequency of the fixed notch filter unit so that the second resonance is suppressed when the second resonance is larger than the smallest resonance size And changing the notch frequency of the suppressing notch filter to the second resonance frequency.
여기서 상기 적응 노치 필터의 필터링 이후 상기 공진 감지기에 의해 상기 제2 공진 억제가 감지되면, 상기 제2 공진 주파수가 성공적으로 추정되었음을 판단하며, 이 경우 상기 적응 노치 필터부의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 간주할 수 있다.Wherein when the second resonance suppression is detected by the resonance sensor after filtering the adaptive notch filter, it is determined that the second resonance frequency has been successfully estimated. In this case, the notch frequency of the adaptive notch filter may be determined as the second resonance frequency .
일 실시예에서 상기 제1 공진이 억제되고 있는 상태에서 제2 공진이 감지되면, 추정된 주파수를 노치 주파수로 하는 적응 노치 필터를 이용하여 상기 전류 명령을 필터링하는 제2 필터링 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, when the second resonance is detected in the state where the first resonance is suppressed, the method may further include a second filtering step of filtering the current command using an adaptive notch filter having the estimated frequency as a notch frequency have.
위의 방법으로 발생한 공진 주파수가 성공적으로 추정되었음이 확인되면, 상기 고정 노치 필터부 내 고정 노치 필터의 노치 주파수를 상기 적응 노치 필터의 노치 주파수로 설정하고, 상기 적응 노치 필터의 동작을 중지시킬 수 있다. 만약 고정 노치 필터 부 내 모든 고정 노치 필터들이 제1 공진 억제에 사용 중이라면, 도 4의 작동 과정에 따라 미리 알려진 제1 공진 중 가장 작은 크기의 공진을 억제하고 있는 고정 노치 필터의 노치 주파수가 상기 적응 노치 필터의 노치 주파수로 변경될 수 있다.When it is confirmed that the resonance frequency generated by the above method is successfully estimated, the notch frequency of the fixed notch filter in the fixed notch filter unit is set to the notch frequency of the adaptive notch filter, and the operation of the adaptive notch filter is stopped have. If all of the fixed notch filters in the fixed notch filter section are being used for the first resonance suppression, the notch frequency of the fixed notch filter suppressing resonance of the smallest size of the first resonance, It can be changed to the notch frequency of the adaptive notch filter.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법의 순서도이다. 도 5를 참조하면, 고정 노치 필터부를 통해 복수개의 제1 공진을 억제하고 있는 상태에서(S10), 제1 공진과 상이한 제2 공진의 발생 및 그 크기를 감지한다(S20).5 is a flowchart illustrating a method of detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, in a state where a plurality of first resonances are suppressed through the fixed notch filter unit (S10), the generation and the size of a second resonance different from the first resonance are sensed (S20).
제2 공진이 감지되면, 현재 보유중인 고정 노치 필터 중에서 운용하지 않는 노치 필터가 존재하는지 확인한다(S30). 즉, 제1 공진을 억제하기 위해 사용되고 있는 고정 노치 필터 외에 남는 고정 노치 필터가 존재하는지 여부를 확인한다. If the second resonance is detected, it is determined whether there is a notch filter that does not operate among the currently held fixed notch filters (S30). That is, it is checked whether or not there is a fixed notch filter remaining in the fixed notch filter used for suppressing the first resonance.
현재 운용하지 않는 고정 노치 필터가 존재 한다면, 상기 현재 운용하지 않는 고정 노치 필터의 노치 주파수를 제2 공진의 공진 주파수로 설정한다(S35). 따라서 제2 공진을 억제할 수 있다. 여기서 공진의 주파수는 주파수 추정기에 의해 실시간으로 추정되고 있으므로, 고정 노치 필터의 노치 주파수는 실시간 추정된 제2 공진의 주파수로 설정될 수 있다.If there is a fixed notch filter that is not currently operating, the notch frequency of the fixed notch filter not currently operating is set to the resonance frequency of the second resonance (S35). Therefore, the second resonance can be suppressed. Here, since the frequency of the resonance is estimated in real time by the frequency estimator, the notch frequency of the fixed notch filter can be set to the frequency of the second estimated resonance in real time.
그러나 현재 운용하지 않는 고정 노치 필터가 존재하지 않는 경우, 제1 공진들의 크기와 제2 공진의 크기를 비교한다. 우선, 제1 공진 중 가장 작은 공진의 크기(A)를 결정한다(S40). 즉 상기 가장 작은 공진을 억제중인 고정 노치 필터 및 해당 공진의 크기를 확인한다.However, if there is no fixed notch filter that is not currently operating, the magnitude of the first resonance is compared with the magnitude of the second resonance. First, the smallest resonance amplitude A among the first resonances is determined (S40). That is, the size of the fixed notch filter that suppresses the smallest resonance and the size of the corresponding resonance.
그 후 상기 가장 작은 공진의 크기(A)와 현재 감지된 제2 공진의 크기(B)를 비교한다(S50)Then, the smallest resonance size A is compared with the currently sensed second resonance size B (S50)
제 2공진의 크기(B)가 상기 가장 작은 공진의 크기(A) 보다 큰 경우, 상기 가장 작은 공진(A)을 억제하고 있는 고정 노치 필터의 노치 주파수를 상기 제2 공진의 공진 주파수로 변경하여 설정한다(S60). When the size B of the second resonance is larger than the size A of the smallest resonance, the notch frequency of the fixed notch filter suppressing the smallest resonance A is changed to the resonance frequency of the second resonance (S60).
그러나 제 2공진의 크기(B)가 상기 가장 작은 공진의 크기(A) 보다 작은 경우, 고정 노치 필터에 대한 주파수 설정은 변경되지 않고 종료된다. 현재 운용 되고 있는 모든 고정 노치 필터들이 새로 발견된 공진보다 큰 공진을 억제하고 있으므로, 작은 공진을 억제하기 위해 큰 공진을 방치하는 것은 비효율적이기 때문이다.However, when the magnitude (B) of the second resonance is smaller than the magnitude (A) of the smallest resonance, the frequency setting for the fixed notch filter is ended unchanged. It is because it is inefficient to leave a large resonance in order to suppress a small resonance because all the fixed notch filters currently operating suppress the resonance larger than the newly found resonance.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. . However, it should be understood that such modifications are within the technical scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (18)
상기 전류 명령으로부터 발생한 공진의 주파수를 실시간으로 추정하는 주파수 추정기;
미리 알려진 제1 공진을 억제하기 위해 상기 전류 명령을 필터링하는 고정 노치 필터부;
상기 고정 노치 필터부가 사용중인 가운데 제 2 공진이 감지되면, 상기 제2 공진의 크기와 상기 제1 공진의 크기를 비교하는 공진 비교기; 및
상기 제2 공진의 크기가 상기 제1 공진의 크기보다 큰 경우, 상기 제2 공진이 억제되도록 상기 고정 노치 필터부의 노치 주파수를 상기 제2 공진의 주파수로 변경하는 필터 설정기를 포함하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치.
A resonance detector for detecting resonance occurrence and suppression of the servo system from the current command generated in the servo controller and detecting the magnitude of the generated resonance;
A frequency estimator for estimating a resonance frequency generated from the current command in real time;
A fixed notch filter unit for filtering the current command to suppress a previously known first resonance;
A resonance comparator that compares a magnitude of the second resonance with a magnitude of the first resonance when a second resonance is detected while the fixed notch filter unit is in use; And
And a filter setting unit for changing the notch frequency of the fixed notch filter unit to the frequency of the second resonance so that the second resonance is suppressed when the magnitude of the second resonance is larger than the magnitude of the first resonance, A resonance detection and suppression system for a servo system using a filter.
상기 공진 감지기는,
상기 전류 명령의 진폭의 크기 변화 또는 확률적 분석값을 이용하여 상기 서보 시스템의 공진 발생 및 억제 여부와 발생한 공진의 크기를 감지하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치.
The method according to claim 1,
The resonance sensor comprises:
Wherein the resonance detection and the suppression of the resonance of the servo system and the magnitude of the generated resonance are detected by using a magnitude variation or a stochastic analysis value of the current command. Suppression device.
상기 공진 비교기는,
상기 제1 공진 또는 제2 공진의 크기를 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치.
The method according to claim 1,
The resonant comparator comprises:
Wherein the magnitude of the first resonance or the second resonance is stored in a memory.
상기 미리 알려진 제1 공진은 복수개이고, 상기 고정 노치 필터부는 복수개의 고정 노치 필터를 포함하는 경우,
상기 복수개의 고정 노치 필터는 각각 복수개의 제1 공진을 억제하기 위해 서로 다른 노치 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치.
The method according to claim 1,
In the case where the predetermined first resonance is plural and the fixed notch filter section includes a plurality of fixed notch filters,
Wherein the plurality of fixed notch filters have different notch frequencies to suppress a plurality of first resonances, respectively.
상기 공진 비교기는,
상기 고정 노치 필터부 내 모든 고정 노치 필터가 사용중인 가운데 제2 공진이 감지되면, 상기 고정 노치 필터부에 의해 억제되고 있는 제1 공진의 크기를 서로 비교한 뒤, 그 중 가장 작은 공진의 크기와 상기 제2 공진의 크기를 비교하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치.
5. The method of claim 4,
The resonant comparator comprises:
Wherein when the second resonance is detected while all the fixed notch filters in the fixed notch filter unit are in use, the magnitudes of the first resonance suppressed by the fixed notch filter unit are compared with each other, And comparing the magnitude of the second resonance with the magnitude of the second resonance.
상기 필터 설정기는,
상기 제2 공진의 크기가 상기 제1 공진 중 가장 작은 공진의 크기보다 큰 경우, 상기 제2 공진이 억제되도록 상기 가장 작은 공진을 억제하고 있는 고정 노치 필터의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 변경하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치.
6. The method of claim 5,
The filter setter includes:
The notch frequency of the fixed notch filter suppressing the smallest resonance is changed to the second resonance frequency so that the second resonance is suppressed when the size of the second resonance is larger than the smallest resonance size of the first resonance Wherein the plurality of fixed notch filters are used for detecting and suppressing resonance of the servo system.
상기 주파수 추정기에 의해 추정된 주파수를 노치 주파수로 하여 상기 전류 명령을 필터링하는 적응 노치 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising an adaptive notch filter for filtering the current command by using a frequency estimated by the frequency estimator as a notch frequency.
상기 필터 설정기는,
상기 적응 노치 필터부의 필터링 이후 상기 공진 감지기에 의해 상기 제2 공진의 억제가 감지되면, 상기 적응 노치 필터부의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 간주하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치.
8. The method of claim 7,
The filter setter includes:
Wherein when the suppression of the second resonance is detected by the resonance sensor after the filtering of the adaptive notch filter section, the notch frequency of the adaptive notch filter section is regarded as the second resonance frequency. A system for resonance detection and suppression.
상기 필터 설정기는,
상기 고정 노치 필터부 내 가장 작은 공진을 억제하는 고정 노치 필터의 노치 주파수를 상기 적응 노치 필터의 노치 주파수로 설정한 후, 상기 적응 노치 필터의 동작을 중지시키는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 장치.
9. The method of claim 8,
The filter setter includes:
Wherein the notch frequency of the fixed notch filter for suppressing the smallest resonance in the fixed notch filter portion is set to the notch frequency of the adaptive notch filter and then the operation of the adaptive notch filter is stopped. Resonance detection and suppression system using servo system.
상기 전류 명령으로부터 상기 서보 시스템의 공진의 발생 및 억제 여부와 발생한 공진의 크기를 감지하는 단계;
상기 전류 명령으로부터 발생한 공진의 주파수를 실시간으로 추정하는 단계;
제2 공진이 감지되면, 감지된 제2 공진과 상기 제1 공진의 크기를 비교하는 단계; 및
상기 제2 공진의 크기가 상기 제1 공진의 크기보다 큰 경우, 상기 제2 공진이 억제되도록 상기 고정 노치 필터부의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법.
A first filtering step of filtering a current command using a fixed notch filter unit to suppress a first resonance previously known in the servo controller;
Detecting whether or not the resonance of the servo system is generated and suppressed from the current command, and detecting the magnitude of the generated resonance;
Estimating a resonance frequency generated from the current command in real time;
Comparing the detected second resonance with the magnitude of the first resonance when a second resonance is sensed; And
And changing the notch frequency of the fixed notch filter portion to the second resonance frequency so that the second resonance is suppressed when the magnitude of the second resonance is larger than the magnitude of the first resonance A Method of Detecting and Suppressing Resonance of Servo System Using Fixed Notch Filter.
상기 전류 명령으로부터 상기 서보 시스템의 공진의 발생 및 억제 여부와 발생한 공진의 크기를 감지하는 단계는,
상기 전류 명령의 진폭의 크기 변화 또는 상기 전류 명령에 대한 확률적 분석값을 이용하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the step of detecting whether the resonance of the servo system is generated or suppressed from the current command and the magnitude of the generated resonance,
Wherein a change in magnitude of the current command or a probabilistic analysis value for the current command is used as a parameter for detecting and suppressing resonance of a servo system using a plurality of fixed notch filters.
상기 미리 알려진 제1 공진 또는 제2 공진의 크기를 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법.
11. The method of claim 10,
Further comprising the step of storing the size of the first resonance or the second resonance in a memory.
상기 미리 알려진 제1 공진은 복수개이고,
상기 제1 필터링 단계는,
상기 복수개의 제1 공진을 억제하기 위해 서로 다른 노치 주파수를 갖는 복수개의 고정 노치 필터를 포함한 고정 노치 필터부를 이용하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법.
11. The method of claim 10,
The plurality of previously known first resonances are provided,
Wherein the first filtering step comprises:
Wherein a fixed notch filter unit including a plurality of fixed notch filters having different notch frequencies is used to suppress the plurality of first resonances.
상기 고정 노치 필터부 내 모든 고정 노치 필터들이 사용중인 가운데 제2 공진이 감지되면, 현재 억제되고 있는 복수개의 제1 공진의 크기를 비교한 뒤, 그 중 가장 작은 공진의 크기와 상기 제2 공진의 크기를 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법.
14. The method of claim 13,
If a second resonance is detected while all the fixed notch filters in the fixed notch filter unit are in use, the magnitudes of the plurality of first resonances being currently suppressed are compared, and the magnitude of the smallest resonance among them and the magnitude of the second resonance And comparing the sizes of the plurality of fixed notch filters with each other.
상기 제2 공진이 억제되도록 상기 고정 노치 필터부의 노치 주파수를 변경하는 단계는,
상기 제2 공진의 크기가 상기 가장 작은 공진의 크기보다 큰 경우, 상기 제2 공진이 억제되도록 상기 가장 작은 공진을 억제하고 있는 고정 노치 필터의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법.
15. The method of claim 14,
The step of changing the notch frequency of the fixed notch filter portion so that the second resonance is suppressed includes:
And changing the notch frequency of the fixed notch filter suppressing the smallest resonance to the second resonant frequency so that the second resonance is suppressed when the magnitude of the second resonance is larger than the magnitude of the smallest resonance Wherein a plurality of fixed notch filters are used to detect and suppress the resonance of the servo system.
상기 제1 공진이 억제되고 있는 상태에서 제2 공진이 감지되면, 추정된 주파수를 노치 주파수로 하는 적응 노치 필터를 이용하여 상기 전류 명령을 필터링하는 제2 필터링 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법.
11. The method of claim 10,
Further comprising a second filtering step of filtering the current command using an adaptive notch filter having the estimated frequency as a notch frequency when a second resonance is detected while the first resonance is suppressed A Method for Detecting and Suppressing Resonance of a Servo System Using Two Fixed Notch Filters.
상기 적응 노치 필터의 필터링 이후 상기 제2 공진의 억제가 감지되면, 상기 적응 노치 필터부의 노치 주파수를 상기 제2 공진 주파수로 간주하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법.
17. The method of claim 16,
Further comprising the step of considering the notch frequency of the adaptive notch filter section as the second resonance frequency when suppression of the second resonance after the filtering of the adaptive notch filter is sensed. A method for detecting and suppressing resonance of a system.
상기 필터 설정기는, 상기 고정 노치 필터부 내 고정 노치 필터의 노치 주파수를 상기 적응 노치 필터부의 노치 주파수로 설정한 후, 상기 적응 노치 필터의 동작을 중지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복수개의 고정 노치 필터를 이용한 서보 시스템의 공진 감지 및 억제 방법.18. The method of claim 17,
Characterized in that the filter setter further comprises stopping the operation of the adaptive notch filter after setting the notch frequency of the fixed notch filter in the fixed notch filter section to the notch frequency of the adaptive notch filter section A Method of Detecting and Suppressing Resonance of Servo System Using Fixed Notch Filter.
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