KR20180001427A - Flow control ventilation fan in accordance with the load variation - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a ventilator which can be automatically controlled according to an external environment in which the ventilator is used as an internal air circulation device in industrial environment and living environment. A drive motor can be adaptively controlled even when load-inertia changes according to an introduced air flux of an air discharge system, and also various physical load variables generated during discharge of air can be applied in real time so that the drive motor rotating a fan of the ventilator can be optimally controlled without respect to an external factor. The ventilator of the present invention comprises: a frame; a drive motor; a first blade; a second blade; a detection module; and a control module.

Description

외부 환경에 따라 자동 제어가 가능한 환풍기 {Flow control ventilation fan in accordance with the load variation}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a fan control device,

본 발명은 산업환경 및 생활환경 등의 내부 공기 순환 장치로 사용되는 외부 환경에 따라 자동 제어가 가능한 환풍기에 관한 것으로서, 공기 배출 시스템의 유입공기 유량에 따라 부하 관성이 바뀌는 경우에도 구동모터를 적응적으로 제어할 수 있음은 물론, 공기의 배출 중 발생하는 각종 물리적 부하 작용 변수를 실시간 반영하여 외부 요인과 관계없이 최적의 상태로 환풍기의 팬을 회전하는 구동모터를 제어할 수 있는 외부 환경에 따라 자동 제어가 가능한 환풍기에 관한 것이다. The present invention relates to a ventilator which can be automatically controlled according to an external environment used as an internal air circulating device such as an industrial environment and a living environment. Even when load inertia is changed according to an inflow air flow rate of an air exhausting system, It is possible to control the driving motor which rotates the fan of the ventilator in an optimal state regardless of external factors by reflecting various physical load acting parameters generated during the air discharge automatically To a ventilator which can be controlled.

일반적으로 소정 규모 이상의 건물에는 실내 공기를 외부로 배출시켜 환기하는 공기조화시설이 설치되는데, 이와 같은 공기조화시설은 축사나, 옥외 화장실, 비닐하우스 및 공장의 건물 내부 등지와 같은 밀폐된 공간의 오염된 실내 공기와 먼지 등의 유해가스를 외부로 배출시킬 수 있는 환풍기를 포함한다. Generally, a building having a predetermined size or larger is provided with an air conditioning system for venting indoor air by discharging the indoor air to the outside. Such an air conditioning system can be used in a closed space such as a house, an outdoor toilet, a vinyl house, And a ventilator capable of discharging indoor air and harmful gas such as dust to the outside.

이와 같은 공기정화를 목적으로 제작된 플랜트는 상기 플랜트로 유입되는 공기압을 팬 모터에 의해 이송시키고 있으며, 이때 팬 모터 및 외란에 의한 관성 부하에 따라 제어 시스템의 성능이 크게 영향을 받는다.In this plant, the air pressure flowing into the plant is transferred by the fan motor. At this time, the performance of the control system is greatly influenced by the inertial load due to the fan motor and the disturbance.

특히, 사계절과 바람의 영향으로 외뷰유입 공기가 유입되는 것을 방지하기 위하여 배기로를 축소거나 배기량을 증가하기 위해 팬의 크기를 확장하는 경우에는 공기 유량의 감소로 배기효과가 작아지고 유입공기 속도에 따른 관성 부하의 변동이 작용되어 변동율 더욱 커지고 이로 인해 제어 시스템의 성능이 선형성을 유지 할 수 없게 된다.Particularly, in the case of expanding the size of the fan to reduce the exhaust passage or increase the exhaust amount in order to prevent the inflow of the outside view inflow air due to the influence of the four seasons and wind, the exhaust effect becomes small due to the decrease of the air flow rate, The fluctuation of the inertia load due to the variation of the inertia load becomes greater, and the performance of the control system can not maintain the linearity.

즉, 팬 모터의 관성과 해당 팬 모터 측에서 바라본 관성 부하 사이의 상대적인 작용력 따라 제어 시스템의 대역폭뿐만 아니라 안정도도 영향을 받는데, 일반적으로 팬 모터 대 관성 부하 비율이 작을수록 제어 시스템의 대역폭이 커지고 안정도도 높아지며, 반대로 팬 모터 대 부하의 관성비가 클수록 제어 시스템의 대역폭이 작아지고 안정도가 떨어진다.In other words, not only the bandwidth but also the stability of the control system are affected by the relative force between the inertia of the fan motor and the inertial load viewed from the fan motor side. In general, the smaller the fan motor to inertia load ratio is, The larger the inertia ratio of the fan motor to the load, the smaller the control system bandwidth and the lower the stability.

그리고, 제어 시스템의 대역폭이 작아질수록 지령에 대한 반응성이 떨어져 이송 지령과 추종 간에 지연이 커지고, 안정도가 떨어질수록 추종 오버슈트(overshoot)가 커지는 문제점이 발생하므로, 적절한 제어 파라미터의 조정을 통해 발생이 예상되는 문제점을 회피할 수 있어야 하므로, 관성부하에 의한 부하 관성의 변화량을 실시간으로 추정하는 것이 필요하다.As the bandwidth of the control system becomes smaller, the reactivity to the command decreases, the delay between the feed command and the follow-up increases, and the overshoot becomes larger as the stability becomes lower. Therefore, It is necessary to estimate the change amount of the load inertia due to the inertia load in real time.

이러한 문제를 해결하기 위해, 일본 파낙에서 특허출원한 '관성 추정을 위한 제어장치 및 제어 시스템(일본공개특허 제2010-148178호)'에서는 관성 추정 시작신호가 이송축 서보시스템 정현파 토크 지령(sine torque command)이 보내지면, 이 토크 지령에 의해 관성이 작용된서보시스템에서 진동이 발생할 때 서보 모터의 전류 및 가속도 데이터를 검출하여 작용되는 관성을 계산하는 방식을 제안하였다.In order to solve such a problem, a control apparatus and a control system for estimating inertia (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2010-148178), which is a patent application filed in Japan, discloses that an inertia estimation start signal is transmitted to a transmission shaft servo system sine torque command is sent, it is proposed that the inertia is calculated by detecting the current and acceleration data of the servo motor when vibration occurs in the inertia operated servo system by this torque command.

그러나, 이상과 같은 방식은 변경 부하가 적용되는 경우마다 관성 추정 시작신호를 발생시켜 서보시스에 토크지령을 발생해야하고, 구동축의 마찰을 미리 측정하여 파라미터를 설정하는 방식을 사용함에 따라 관성으로 작용되는 부하 무게 및 시간 경과에 따른 회전축의 마찰 특성 변화에 실시간으로 대응하지 못하게되어 관성 추정 오차가 커지거나 추정이 불확실한 문제점이 있었다.However, in the above-mentioned method, the inertia estimation start signal is generated every time the change load is applied, and a torque command is generated in the servo system. By using the method of measuring the friction of the drive shaft in advance and setting the parameter, The inertia estimation error is increased or the estimation is uncertain because the load of the load and the change of the friction characteristics of the rotary shaft due to the passage of time can not be realized in real time.

또한, 독일 하이덴하인에서 특허출원한 'Method for Determining the Mass Moment of Inertia of an Electric Motor Drive System(미국등록특허 US 6,998,812)'에서는 작용축의 방향을 전환하여 임의 공간을 이송하여 관성부하를 추정하는 방식을 제안하였다.In addition, the 'Method for Determining the Mass Moment of an Inertia of an Electric Motor Drive System (US Patent 6,998,812)' filed a patent in Heidenhain, Germany, is a method of estimating the inertial load by transferring arbitrary space by changing the direction of the acting axis .

그러나, 이상과 같은 방식은 방향을 전환 하는 경우 회전축의 연결부위에 의해 발생할 수 있는 모터 토크 및 가속도 데이터의 리플(ripple)이 작용하여 관성부하 추정 성능이 떨어지는게되어 부하 관성 계산의 정확성이 떨어지는 문제점이 있었다.However, in the above-mentioned method, when the direction is switched, the ripple of the motor torque and the acceleration data, which may be caused by the connection portion of the rotary shaft, acts to lower the inertia load estimation performance, there was.

1. 공개특허공보 제10-2009-0109622호 '외기 유량 측정장치 및 이를 포함하는 외기 유량 조절장치' (출원일자 2008.04.16)1. Open Patent Publication No. 10-2009-0109622 " Apparatus for measuring outside air flow rate and apparatus for controlling outside air flow rate " (filed on April 16, 2008) 2. 공개특허공보 제10-2000-0059532호 '환풍기 작동 제어기' (출원일자 1999.03.04)2. Open Patent Publication No. 10-2000-0059532 'Ventilator Operation Controller' (Filing Date March 03, 1999) 3. 등록실용신안공보 제20-0331807호 '이중의 회전날개를 가진 환풍기' (등록일 2003.10.21)3. Registration Utility Model No. 20-0331807 'Ventilator with dual rotary blades' (Registered on October 21, 2003) 4. 등록특허공보 제10-1255738호 '투 임펠러 유인팬' (등록일 2013.04.10)4. Patent No. 10-1255738 entitled 'To Impeller Fan' (Registered on April 3, 2013)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 외부 유입공기 부하 변동량에도 적응하여 제어할 수 있음은 물론, 운전 중 발생하는 중 작용 부하의 토크를 속도 오차로 계산하여 관성부하의 변화량에 관계없이 최적의 상태로 팬 모터를 제어할 수 있는 외부 환경에 따라 자동 제어가 가능한 환풍기를 제공하고자 한다.The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems. It is an object of the present invention to provide a control method for an internal combustion engine, which can control not only the fluctuation amount of the inflow air load, but also the torque of the heavy- A fan motor that can be automatically controlled according to an external environment capable of controlling the fan motor in an optimum state regardless of the environment.

본 발명의 외부 환경에 따라 자동 제어가 가능한 환풍기는 내부에 수용공간(S)이 형성되며 상하측이 개방된 프레임(100); 상기 수용공간(S)에 위치하되, 외부로부터 전력을 인가받아 작동하는 구동모터(200); 상기 프레임(100)의 하측으로부터 공기를 흡입하여 프레임(100)의 상측으로 공기를 배출하도록 상기 구동모터(200)와 연결되어 회전하는 제1 블레이드(300); 상기 제1 블레이드(300)의 하측에 위치하며, 상기 제1 블레이드(300)가 회전함에 상기 프레임(100)의 하단으로 유입되는 공기의 이동에 의해 회전하는 제2 블레이드(400); 상기 제2 블레이드(400)와 체결되며 상기 제2 블레이드(400)의 회전수를 측정하는 감지모듈(500); 실내 온도를 측정하는 온도센서(610)와 실내 습도를 측정하는 습도센서(620)를 포함하되, 상기 감지모듈(500)로부터 측정된 제2 블레이드(400)의 회전값을 전달받아 배출되는 풍량을 측정하고, 상기 구동모터(200)의 회전을 제어하는 제어모듈(600);을 포함하되, The ventilator, which can be automatically controlled according to the external environment of the present invention, includes a frame (100) having a receiving space (S) formed therein and having open upper and lower sides; A drive motor (200) located in the accommodation space (S), the drive motor (200) receiving power from the outside; A first blade 300 connected to the driving motor 200 to rotate and draw air to the upper side of the frame 100 by sucking air from the lower side of the frame 100; A second blade 400 located below the first blade 300 and rotated by the movement of air introduced into the lower end of the frame 100 when the first blade 300 rotates; A sensing module 500 coupled to the second blade 400 and measuring the number of revolutions of the second blade 400; A temperature sensor 610 for measuring the room temperature and a humidity sensor 620 for measuring the humidity of the room. The humidity sensor 620 measures the air volume of the air, which is received from the rotation value of the second blade 400 measured by the sensing module 500 And a control module (600) for controlling the rotation of the driving motor (200)

상기 제어모듈(600)은 상기 프레임(100)의 공기 흡입 중 상기 프레임(100)에 작용하는 외란(disturbance)을 실시간 측정하도록 상기 프레임(100)의 상단 또는 하단에 설치되는 외란 측정기(610); 상기 구동모터(200)에 인가되는 전류의 측정값과, 상기 구동모터(200)의 회전 각속도 측정값 및 상기 외란 측정기(610)에서 측정된 추정 외란값을 입력받아, 상기 구동모터(200)에 의해 운전 중 발생되는 관성부하를 계산하는 관성계산기(620); 상기 관성계산기(620)에서 계산된 부하 관성값을 전달받아 실시간으로 측정된 관성 부하에 대응하도록 상기 구동모터(200)의 최적화된 회전을 제어하는 파라미터 제공기(630); 상기 파라미터 제공기(630)로부터 상기 관성 계산기(620)에서 출력된 부하 관성에 대응하는 제어 파라미터를 입력받고, 상기 입력된 제어 파라미터를 이용하여 상기 구동모터(200)를 제어하는 모터제어기(640); 상기 부하 관성의 계산과 상기 제어 파라미터를 통한 상기 모터제어기(640)의 제어 알고리즘을 수행하는 상위 제어기(650); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The control module 600 includes a disturbance measuring unit 610 installed at an upper end or a lower end of the frame 100 to measure a disturbance acting on the frame 100 during air suction of the frame 100 in real time. The measured value of the current applied to the driving motor 200, the measured value of the rotational angular velocity of the driving motor 200, and the estimated disturbance value measured by the disturbance measuring device 610 are inputted to the driving motor 200 An inertia calculator (620) for calculating an inertia load generated during operation; A parameter provider 630 that receives the calculated load inertia value from the inertia calculator 620 and controls the optimized rotation of the drive motor 200 to correspond to the inertia load measured in real time; A motor controller 640 that receives control parameters corresponding to the load inertia output from the inertia calculator 620 from the parameter provider 630 and controls the drive motor 200 using the input control parameters, ; An upper controller 650 for performing the calculation of the load inertia and the control algorithm of the motor controller 640 through the control parameters; And further comprising:

또한, 본 발명의 상기 파라미터 제공기(630)는, 상기 테스트된 제어 파라미터를 각 외란에 의한 구동모터(200)에 작용되는 토크에 따라 부하 관성 별로 인덱스 (Index)로 작성된 메모리 테이블(memory table)(631)에 저장하고, 상기 메모리 테이블(631)에 저장된 제어 파라미터 값들을 일정간격의 평균을 수집하여 인접한 위치에 적용하여 제어 파라미터 값들을 선형 보간하는 제어 파라미터를 제공하는 것을 특징으로 한다.The parameter providing unit 630 of the present invention may further include a memory table created by indexes for each load inertia according to the torque applied to the driving motor 200 by the disturbance, The control parameter values stored in the memory table 631 are collected and applied to adjacent positions to provide a control parameter for linearly interpolating the control parameter values.

그리고 상기 제어 파라미터와, 상기 외란 및 상기 관성부하는 상기 부하가 상기 구동모터(200)에 의해 정상 배기 운전 중 측정된 값에 의해 추정되는 것을 특징으로 한다.And the control parameter, the disturbance, and the inertial load are estimated by a value measured during normal exhaust operation by the drive motor (200).

이상과 같은 본 발명에 따른 외부 유입공기 부하 변동량에 따른 실시간 유량 제어기에 의하면, 외부 유입공기량에 따라 관성부하가 바뀌는 경우에도 구동모터를 적응적으로 제어할 수 있게 한다.The real-time flow controller according to the present invention can adaptively control the drive motor even when the inertial load changes according to the amount of external inflow air.

또한, 회전속도에 작용되는 실시간 모터 제어기는 부하의 운전 중 발생하는 관성부하에 의한 부하 관성의 변화량을 실시간으로 반영할 수 있어서 부하에 작용되는 관계없이 최적의 상태로 구동모터를 제어할 수 있게 한다.In addition, the real-time motor controller acting on the rotational speed can reflect the amount of change in the load inertia due to the inertial load generated during the operation of the load in real time so that the drive motor can be controlled in an optimum state regardless of the load acting on the motor .

도 1 은 본 발명의 자동제어 환풍기의 전체적인 모습을 나타낸 사시도.
도 2 는 본 발명의 자동제어 환풍기의 내부 주요 구성을 나타낸 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 외부 유입공기 부하 변동량에 따른 실시간 유량 제어기를 나타낸 구성도.
도 4a는 본 발명의 외부 유입공기 부하 변동량에 따른 실시간 유량 제어기의 메모리 테이블을 나타낸 도면.
도 4b는 본 발명의 외부 유입공기 부하 변동량에 따른 실시간 유량 제어기의 이동평균법을 이용한 보간법을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 외부 유입공기 부하 변동량에 따른 실시간 유량 제어기의 외란 관측기를 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 외부 유입공기 부하 변동량에 따른 실시간 유량 제어기 관성부하 추정 구간을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 외부 유입공기 부하 변동량에 따른 실시간 유량 제어기의 동작 순서도.1 is a perspective view showing an overall configuration of an automatic control ventilator according to the present invention;
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an automatic control ventilator,
3 is a block diagram showing a real time flow controller according to the variation of the inflow air load of the present invention.
4A shows a memory table of a real time flow controller according to the external influx air load variation of the present invention.
4B illustrates interpolation using the moving average method of the real-time flow controller according to the variation of the inflow air load of the present invention.
5 is a block diagram showing a disturbance observer of a real time flow controller according to the variation of the inflow air load of the present invention.
6 is a diagram showing a real time flow controller inertial load estimation period according to the variation of the inflow air load of the present invention.
7 is a flow chart of the operation of the real time flow controller according to the variation of the inflow air load of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 을 참조하면 본 발명의 풍량제어 환풍기는 프레임(100)을 갖는다. 프레임(100)은 원통 형상으로 내부에 수용공간(S)이 형성되도록 중공되며, 상하측이 개방된 형상을 이룬다. 프레임(100)은 합성수지 및 금속재로 제작될 수 있으며, 설치되는 장소와 환경에 따라 다른 재질로 이루어질 수 있다. 이때 프레임(100)은 일측은 실내공간에 위치하고, 타측이 실외공간과 인접하도록 설치되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 1, the air volume control ventilator of the present invention has a frame 100. The frame 100 has a cylindrical shape and is hollow so that the accommodation space S is formed therein, and the upper and lower sides are opened. The frame 100 may be made of a synthetic resin and a metal material, and may be made of a different material depending on the place and environment where the frame 100 is installed. At this time, it is preferable that one side of the frame 100 is located in the indoor space and the other side is installed adjacent to the outdoor space.

도 1 및 도 2 를 참조하면 수용공간(S)에는 구동모터(200)가 설치되며, 구동모터(200)는 외부로부터 전력을 인가받아 작동하는 DC 모터일 수 있으며, 바람직하게는 모터의 회전 RPM(revolution per minute)을 제어할 수 있는 DC 서보모터(DC thyristor variable motor), 단상 유도 모터(single phase induction motor), 삼상 유도 모터(three-phase induction motor), 브러시리스 모터(brushless motor)에 해당할 수 있다. 1 and 2, a driving motor 200 is installed in the accommodation space S, and the driving motor 200 may be a DC motor that receives power from the outside, a DC thyristor variable motor, a single phase induction motor, a three-phase induction motor, and a brushless motor that can control a revolution per minute can do.

도 1 및 도 2 를 참조하면 구동모터(200)와 연결되는 제1 블레이드(300)가 구비된다. 제1 블레이드(300)는 프레임(100)의 상측에 위치하며, 구동모터(200)로 부터 회전력을 전달받아 회전한다. 이때 제1 블레이드(300)가 회전하면서 프레임(100)의 하측으로부터 공기를 흡입한 후 프레임(100)의 상측으로 흡입된 공기를 토출한다. 이로써, 실내공간에 공기를 실외로 배출시킬 수 있는 것이다.Referring to FIGS. 1 and 2, a first blade 300 connected to the driving motor 200 is provided. The first blade 300 is positioned on the upper side of the frame 100 and receives rotational force from the driving motor 200 to rotate. At this time, the first blade 300 rotates to suck air from the lower side of the frame 100, and then discharges the air sucked to the upper side of the frame 100. Thereby, air can be discharged to the outside of the room.

도 2 를 참조하면 제1 블레이드(300)의 하측에 위치하는 제2 블레이드(400)와 제2 블레이드(400)와 연결된 감지모듈(500)이 구비되며, 감지모듈(500)은 수용공간(S)에 위치하되, 구동모터(200)의 하측에 위치하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 2, a sensing module 500 connected to a second blade 400 and a second blade 400 located below the first blade 300 is provided, and the sensing module 500 includes a receiving space S , But it is preferably located on the lower side of the driving motor 200.

제2 블레이드(400)는 감지모듈(500)과 연결되어 있으며, 제1 블레이드(300)가 회전하면서 프레임(100)의 하측으로 유입되는 공기의 이동에 의해 회전 가능하도록 감지모듈(500)에 회전되는 구조로 체결된다. 즉, 감지모듈(500)의 일측으로 돌출된 회전축에 제2 블레이드(400)가 체결되어 회전된다. The second blade 400 is connected to the sensing module 500 and rotates to the sensing module 500 so that the first blade 300 can be rotated by the movement of the air flowing into the lower portion of the frame 100 Respectively. That is, the second blade 400 is coupled to the rotation shaft protruding to one side of the detection module 500 and is rotated.

이때 감지모듈(500)은 제2 블레이드(400)의 회전속도를 측정하여 이를 데이터화 한다. 이로써 제1 블레이드(300)가 회전하면서 흡입된 공기량은 제2 블레이드(400)의 회전수에 비례하므로 감지모듈(500)이 측정한 데이터를 실시간으로 분석하면 배출되는 공기량을 측정할 수 있다. At this time, the detection module 500 measures the rotational speed of the second blade 400 and converts the rotational speed of the second blade 400 into data. Since the amount of air sucked while the first blade 300 rotates is proportional to the number of rotations of the second blade 400, the amount of air discharged can be measured by analyzing the data measured by the sensing module 500 in real time.

그리고 감지모듈(500)은 제2 블레이드(400)의 회전수를 보다 정밀하게 측정하기 위해 광센서(photosensor)로 이루어질 수 있으며, 광센서의 펄스 신호를 검출하는 증폭기가 추가로 구비될 수 있다. The sensing module 500 may be a photosensor for more precisely measuring the number of rotations of the second blade 400 and may further include an amplifier for detecting a pulse signal of the optical sensor.

한편, 제2 블레이드(400)는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌 (polystyrene)등의 연성의 합성수지재로 이루어질 수 있다. 이는 실내에 노출된 제2 블레이드(400)에 사용자의 손가락 등이 삽입되어 부상의 위험을 방지하기 위함이다. Meanwhile, the second blade 400 may be made of soft synthetic resin such as polyethylene, polystyrene, or the like. This is to prevent the risk of injury by inserting the user's finger or the like into the second blade 400 exposed to the room.

도 1 및 도 3 을 참조하면 프레임(100)의 외측에는 제어모듈(600)이 구비된다. 제어모듈(600)은 실내 온도를 측정하는 온도센서(610)와 실내 습도를 측정하는 습도센서(620)를 포함한다. 그리고 감지모듈(500)과 연결되어 제2 블레이드(400)의 회전값의 데이터를 전달받을 수 있고, 구동모터(200)와 연결되어 구동모터(200)의 회전값 출력되는 전력량 등을 전송 받아 구동모터(200)의 ON/OFF 및 회전속도를 제어할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 3, a control module 600 is provided outside the frame 100. The control module 600 includes a temperature sensor 610 for measuring the room temperature and a humidity sensor 620 for measuring the room humidity. The rotation speed of the second blade 400 is transmitted to the sensing module 500. The rotation speed of the second blade 400 is transmitted to the driving motor 200, The ON / OFF and rotation speed of the motor 200 can be controlled.

즉, 제어모듈(600)은 감지모듈(500)로부터 측정된 제2 블레이드(400)의 회전값을 전달받아 배출되는 풍량을 측정하고, 온도센서(601)와 습도센서(602)로부터 측정된 온도값과 습도값이 사용자가 설정한 각각의 설정값에 도달하도록 상기 구동모터(200)의 회전을 제어하여 실내공간으로부터 배출되는 풍량을 조절할 수 있는 것이다. That is, the control module 600 measures the amount of air discharged from the rotation of the second blade 400 measured by the sensing module 500 and measures the amount of air discharged from the temperature sensor 601 and the humidity sensor 602 And the airflow discharged from the indoor space can be controlled by controlling the rotation of the driving motor 200 so that the value and the humidity value reach the respective set values set by the user.

도 3을 참조하면 본 발명의 부하 변동량에 따른 유량 제어 환풍기는 테스트용 주변의 설치 환경에서 유입 유량을 각각 측정한 제어 파라미터를 각각 저장하였다가, 유량 공급에 따른 추정된 환경부하가 관성에 대응하는 제어 파라미터를 제공하는 파라이터 제공기(630)와, 정격 속도로 운전 중 발생하는 외란을 실시간 추정하는 외란 관측기 및 운전 중 작용 부하의 토크를 속도 오차로 계산하여 제어 파라미터로 출력하는 부하 관성 계산기(140)제어 파라미터 제공기로부터 제어 파라미터를 입력받아 팬 모터를 제어하는 구동 제어기 및 알고리즘을 수행하는 상위 제어기를 포함한다.Referring to FIG. 3, the flow rate control fan according to the load variation amount of the present invention stores the control parameters each measuring the inflow flow rate in the installation environment around the test, and the estimated environmental load corresponding to the flow rate supply corresponds to the inertia A disturbance observer for real-time estimating disturbance occurring during operation at a rated speed, and a load inertia calculator for calculating a torque of the operation load during operation as a control parameter and outputting it as a control parameter 140) a controller for receiving a control parameter from a control parameter provider and controlling the fan motor, and an upper controller for performing an algorithm.

상기 모터제어기(640)와 플랜트(10) 사이에는 IPM(Intelligent Power Modules) 등으로 이루어진 팬 모터 구동장치(130)('구동 드라이버' 라고도 함)를 구비하여 PWM 신호를 여자전류로 변환하여 구동모터(200)에 공급할 수 있게 한다.A fan motor driving apparatus 130 (also referred to as a 'driving driver') such as IPM (Intelligent Power Modules) is provided between the motor controller 640 and the plant 10 to convert the PWM signal into an exciting current, (200).

또한, 구동모터(200)에 의해 배기구로 발생하는 외기 외란을 외란 측정기(610)에서 실시간 추정하고, 팬 모터에 내장된 센서로부터 구동모터(200)에 인가되는 전류값과 구동모터(200)의 회전 각속도를 측정하면, 관성 계산기(620)에서 상기 외란과, 전류값 및 회전 각속도를 이용하여 이송 중인 부하에 의해 발생하는 부하 관성을 계산할 수 있게 한다.The disturbance measuring device 610 real-time estimates the external disturbance generated at the exhaust port by the driving motor 200 and calculates the difference between the current value applied to the driving motor 200 from the sensor built in the fan motor and the current value of the driving motor 200 When the rotational angular velocity is measured, the inertia calculator 620 can calculate the load inertia generated by the load under conveyance using the disturbance, the current value, and the rotational angular velocity.

그리고, 메모리에 저장된 제어 파라미터(140)는 기 저장되어 있는 제어 파라미터들 중 상기 계산된 부하 관성에 대응하는 제어 파라미터를 모터제어기(640)에 제공함으로써, 모터제어기(640)가 제공된 파라미터를 이용하여 구동모터(200)를 제어할 수 있도록 하며, 이때 이상과 같은 제어계는 상위 제어기(650)의 제어하에 수행되도록 한다.The control parameter 140 stored in the memory provides the control parameter corresponding to the calculated load inertia among the previously stored control parameters to the motor controller 640 so that the motor controller 640 can use the provided parameters So that the control system can be controlled under the control of the host controller 650.

따라서, 본 발명은 가감속 시정수(time constant)가 크기 때문에 데이터 수집에 용이하고, 충분한 데이터수집을 위한 시간이 확보될 수 있는 환경 운전 중 외란과, 전류 및 가속도 데이터를 검출하여 부하 관성을 계산하고, 계산된 부하 관성에 따라 팬 모터 이송축 제어 시스템의 제어 파라미터를 적응적으로 조정함으로써 외란에 의한 부하 변동량과 무관하도록 최적의 팬 운전 제어를 가능하게 한다.Therefore, the present invention can calculate the load inertia by detecting disturbance, current, and acceleration data during an environment operation in which data acquisition is easy and sufficient time for data collection can be ensured since the acceleration / deceleration time constant is large. And adjusts the control parameters of the fan motor feed axis control system adaptively according to the calculated load inertia to enable optimum fan operation control irrespective of load fluctuation due to disturbance.

이때, 급가속에 의한 부하 관성은 전체 제어계에 영향을 미치는 속도 이상을 의미하며 이는 관성부하의 변화에 따라 달라질 수 있으므로, 관성부하에 따라 급가속 이송 기준값을 가변적으로 설정할 수 있다.In this case, the load inertia due to the rapid acceleration means the speed error affecting the entire control system, which can be changed according to the change of the inertia load, so that the rapid acceleration transfer reference value can be variably set according to the inertia load.

또한, 본 발명에 의하면 팬을 운전 중에 실시간 검출된 서보 데이터를 이용하기 때문에, 급격한 부하 변동으로 역회전이 발생 시 기계적인 영향을 제거함은 물론 외란 데이터를 고려함으로써 기전력에 의한 부하변동 특성의 변화에도 대응할 수 있게 한다.Further, according to the present invention, since the servo data detected in real time during operation of the fan is used, when the reverse rotation occurs due to abrupt load fluctuation, the mechanical influence is removed, and disturbance data is taken into consideration. .

또한, 본 발명에 의하면 불균형한 배기조건에 대한 제어 파라미터를 미리 저장하였다가 제공하므로, 관성부하가 변경시마다 장비운영 변수가 별도의 적응 신호 처리없이 구동모터(200)의 회전축에 가해진 외란을 실시간 반영하여 관성부하를 계산하고 그에 대응하는 최적화된 제어 파라미터를 선택적으로 제공하므로 장비 조작자의 부담을 덜어주는 이점이 발생한다.According to the present invention, since the control parameters for the unbalanced exhaust conditions are stored and provided in advance, the disturbance applied to the rotation axis of the drive motor 200 is reflected in real time without any additional adaptive signal processing The inertial load is calculated and an optimized control parameter corresponding to the calculated inertial load is selectively provided, thereby reducing the burden on the equipment operator.

보다 상세히 설명하면, 파라이터 제공기(630)는 서로 다른 무게를 갖는 테스트용 부하를 각각 이송시키면서 측정한 각종 데이터를 이용하여 최적화된 구동모터(200) 제어용 제어 파라미터를 각각 저장하고, 그 후 시스템의 실제 가동시에는 실시간 추정된 부하 관성에 대응하는 제어 파라미터를 계산하여 제공한다.More specifically, the packetizer 630 stores the control parameters for controlling the driving motor 200 optimized using the various data measured while transferring the test loads having different weights, respectively, The control parameters corresponding to the real-time estimated load inertia are calculated and provided.

테스트용 부하조건은 다음과 같다. 배기용 팬의 배기 속방향과 반대방향으로 주입공기 속도를 10m/ssec, 50m/sec, 100m/sec, 500m/sec, 1km/sec 등의 유입공기를 작용하는 부하들로서, 보다 더 적확한 환경 적응 데이터는 좀더 많은 수의 시험으로 부하작용을 사용할 수도 있으며, 외기 영향테스트용 부하는 관성부하가 최적의 상태로 대응할 수 있는 제어 파라미터 값을 미리 획득하여 저장한다.The test load conditions are as follows. As the load acting on the inflow air such as injection air speed of 10m / ssec, 50m / sec, 100m / sec, 500m / sec and 1km / sec in the direction opposite to the direction of the exhaust air of the exhaust fan, The data may use the load action in a larger number of tests, and the load for the ambient influence test acquires and stores the control parameter value in advance to enable the inertial load to respond optimally.

각 테스트용 부하에 대한 제어 파라미터는 도 2a에 도시된 바와 같이 메모리 테이블(memory table)(630)에 저장되는데, 비활성 메모리에 내에 구비된 메모리 테이블(memory table)은 인덱스, 관성 및 제어 파라미터 등을 포함하고 있어서, 서로 다른 조건의 테스트로 각각 최적의 제어 파라미터를 저장한다.The control parameters for each test load are stored in a memory table 630, as shown in FIG. 2A. The memory table included in the inactive memory stores indexes, inertia, control parameters, etc. And stores optimal control parameters, respectively, in tests with different conditions.

속도루프 제어이득, 가감속 시정수, 제진 필터(resonance elimination filter)의 감쇄 주파수, 가속도 피드백 이득 및 가속도 피드 포워드(feed forward) 등이 제어 파라미터로 사용된다.Speed loop control gain, acceleration / deceleration time constant, attenuation frequency of a resonance elimination filter, acceleration feedback gain, and acceleration feed forward are used as control parameters.

이때, 속도 루프 제어이득을 사용하면 값의 크기에 따라 제어 강성(stiffness) 및 반응성이 좋아지지만, 반면 너무 예민하게 설정하는 경우에는 제어 루프가 불안정해진다.At this time, when the speed loop control gain is used, the control stiffness and responsiveness are improved according to the magnitude of the value, whereas when the gain is set too sensitively, the control loop becomes unstable.

또한, 가감속 시정수는 그 값을 크게 할수록 외부에서 유입된 관성 충격이 작아지지만 가속시간이 늘어난다.Also, as the acceleration / deceleration time constant increases, the inertia shock introduced from the outside decreases, but the acceleration time increases.

또한, 공진제거(제진)필터의 중심주파수는 구동모터(200)와 부하 간의 관성비의 강성에 따라 공진 주파수가 변하므로 그에 적응적으로 대응하기 위해 조정이 필요하다.In addition, the center frequency of the resonance elimination (damping) filter needs to be adjusted in order to adaptively adapt to the resonance frequency as the resonance frequency changes according to the rigidity of the inertia ratio between the drive motor 200 and the load.

또한, 가속도 피드백 이득은 전자적으로 구동모터(200)의 관성을 조정하는 파라미터로서, 그 값을 크게 할수록 팬 모터 관성에 비해 부하 관성이 큰 경우 발생하는 문제점들을 개선하지만, 반면 가속시간이 늘어나며 너무 클 경우에는 제어계가 불안정해진다.The acceleration feedback gain is a parameter that electronically adjusts the inertia of the drive motor 200. The larger the value is, the more the problem occurs when the load inertia is larger than the fan motor inertia, but the acceleration time is increased and too large The control system becomes unstable.

또한, 가속도 피드 포워드는 부하 관성에 의해 발생하는 지연을 보상하기 위한 파라미터로서, 그 값을 크게 할수록 가감속은 빨라지지만, 너무 클 경우에는 부하 관성에 의한 충격이 발생할 수 있다.Acceleration feed forward is a parameter for compensating the delay caused by load inertia. Acceleration / deceleration is accelerated as the value is increased. However, when the value is too large, impact due to load inertia may occur.

그러므로, 이상과 같은 다양한 제어 파라미터들을 각 테스트 부하별로 테스트하여 최적의 제어 파라미터를 미리 측정하여 저장해 두는 것이다.Therefore, various control parameters as described above are tested for each test load, and the optimal control parameters are measured and stored in advance.

한편, 추정된 부하 관성(M)이 기 저장된 메모리 테이블(631)에 최소의 부하관성(m₀)보다 작은 경우(M≤m₀)에는 제공될 제어 파라미터(f_M)로서 메모리 테이블(631)에 기 저장된 최소의 부하관성(m₀)에 대응하는 제어 파라미터(f₀)를 제공하고, 반대로 추정된 부하 관성(M)이 메모리 테이블(631)에 기 저장된 최대의 부하관성(m_n)보다 큰 경우(M≥m₀)에는 제공될 제어 파라미터(f_M)로서 메모리 테이블(631)에 기 저장된 최대의 부하관성(m_n)에 대응하는 제어 파라미터(f_n)를 제공한다.On the other hand, when the estimated load inertia M is smaller than the minimum load inertia m ₀ ( _M ? _{M 0} ) in the pre-stored memory table 631, the memory table 631 is stored as the control parameter f _{M to} be provided. a group than stored for providing a control parameter (f ₀₎ corresponding to a minimum the inertia of the load (m ₀₎ and a load inertia (m) estimating the contrary the pre-stored in the memory table 631, the maximum load inertia (m _n) And provides the control parameter f _n corresponding to the maximum load inertia m _{n previously} stored in the memory table 631 as the control parameter f _{M to} be provided in the large case ( _M ? _{M 0} ).

즉, 메모리 테이블(631)의 범위를 벗어나는 것은 메모리테이블(631)의 최소값(f_min) 또는 최대값(f_max)으로 대체하여 제공함으로써 메모리테이블(631)에 대표값이 없는 경우에도 적절히 대응할 수 있도록 한다. 이는, 최소값(f_min) 미만이나 최대값(f_max)초과 등과 같이 범위를 벗어난 값을 최소값(f_min) 또는 최대값(f_max)으로 대체하더라도 실제로는 제어에 큰 영향을 미치지는 않기 때문이다.That is, it is possible to appropriately cope with the case where there is no representative value in the memory table 631 by replacing the memory table 631 with the minimum value f _min or the maximum value f _{max of} the memory table 631 . This, even though replacing the values are out of range, such as the minimum (f _min) is less than or the maximum value (f _max) exceeds a minimum value (f _min) or maximum value (f _max) is because the fact is not significantly affect the control .

이뿐만 아니라, 메모리 테이블(631)의 범위를 벗어나지는 않지만, 대표 무게에 해당되지 않는 무게를 갖는 부하에 대한 제어 파라미터를 제공해야 하는 경우에는, 도 4b에 도시된 바와 같이 이동 평균법을 이용하여 제어 파라미터를 제공한다.In addition, when it is necessary to provide a control parameter for a load that does not exceed the range of the memory table 631 but has a weight that does not correspond to the representative weight, as shown in FIG. 4B, Provide the parameters.

즉, 메모리 테이블(631)에 저장된 제어 파라미터 값들 중 서로 인접한 위치의 n개의 제어 파라미터 값들을 평균을 구하여 제어 파라미터를 제공하는데, 일 예로 실제 부하의 부하 관성이 Lm_{3 ,} Lm_{4 ,} Lm_{5 , …} Lm_{n -1,} Lm_n 으로 측정 되었을 때, 각각의 보전된 평균값(m_3, m_4, m_{5, …} m_n-1, m_n )이 계산되며, 아래 수학식을 이용하여 계산된 제어 파라미터를 제공한다.That is, a control parameter is provided by averaging the n control parameter values adjacent to each other among the control parameter values stored in the memory table 631. For example, when the load inertia of the actual load is Lm _{3 ,} Lm _{4 ,} Lm _{5 , ...} Lm _{n -1,} when Lm is determined by _n, each of the average value held _{(m 3, m 4, m} 5, ... m n-1, m n) this is calculated, the control parameter calculated using the formula below Lt; / RTI >

수학식 2]

(2)

이와 같이 과정을 통해 본 발명은 서로 외기에 따른 부하 테스트에 최적화된 환경적응 제어 파라미터들을 미리 저장하여 두었다가 다양한 부하에 대해 적절한 제어 파라미터를 제공할 수 있게 한다.In this way, according to the present invention, environment adaptive control parameters optimized for the load test according to the outside air are stored in advance, and it is possible to provide appropriate control parameters for various loads.

따라서, 아래에서 좀더 상세히 설명하는 바와 같이, 외란 측정기(610)에서 실시간으로 외란을 추정하면 이것과 각종 데이터를 이용하여 관성부하을 계산하고, 나아가 관성부하에 따라 바로 메모리 테이블(631)에 기 저장된 제어 파라미터를 사용할 수 있도록 하므로, 환경 변화에 따른 외기 유입 시 팬에 작용되는 부하의 변경시마다 운전자가 변도의 운전 조작 신호를 발생시키는 명시적인 절차를 수행할 필요가 없게 한다.Therefore, as described in more detail below, when the disturbance estimator 610 estimates the disturbance in real time, the inertia load is calculated using this and the various data, and the inertia load is calculated by using the data stored in the memory table 631 Parameters so that the operator does not have to perform explicit procedures to generate varying driving signals every time the load applied to the fan changes when the outside air is introduced due to environmental changes.

외란 측정기(610)는 회전 축의 운전시 작용토크를 비롯하여 상기 부하에 적응 운전 중 외부로부터 받는 힘으로서의 외란를 실시간 추정하여 부하 계산기(620)에 제공하는 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 모터부(621, 623), 외란 가산기(622), 추정 외란 가산기(624), 회전축 관성모델(625), 속도센서 모델(626), 속도 감산기(627) 및 보상기(628)을 포함하며, 이들은 폐루프 피드백 제어회로를 형성한다.The disturbance measuring device 610 real-time estimates the disturbance as a force received from the outside during the adaptive operation to the load, including the operation torque during operation of the rotary shaft, and provides the load to the load calculator 620. As shown in FIG. 5, 623, a disturbance adder 622, an estimated disturbance adder 624, a rotational axis inertia model 625, a velocity sensor model 626, a velocity subtractor 627 and a compensator 628, Circuit.

도 5에서, 모터부(151, 153)의 K_t는 모터 토크 상수이고, J_m은 모터 관성이며, 이들은 구동모터(200) 제조사에서 제공하는 구동모터(200) 사양(specification)에 나타나 있다. S는 라플라스 연산자이다.In Fig. 5, K _t of the motor units 151 and 153 is a motor torque constant, and J _m is motor inertia, and these are shown in the specification of the drive motor 200 provided by the manufacturer of the drive motor 200. S is the Laplace operator.

또한, 외란 가산기(622)는 외부에서 인가되는 외란이 관성 모델(623)에 영향을 미침을 도식적으로 표현하기 위해 필요하다.In addition, the disturbance adder 622 is necessary for graphically expressing that disturbance applied from the outside affects the inertia model 623.

또한, 회전축 관성모델(625)은 추정된 외란이 더해진 토크 지령을 팬 모터 모델을 참조하여 속도로 변환하고, 보상기(628)는 외란 측정기(610)의 보정 파라미터로서 대역폭을 조정하는데, 대역폭을 넓힐 경우 추정된 외란 토크가 실제 외란 토크에 좀더 빨리 그리고 좀더 정확하게 가까워지도록 추정되므로 부하 관성 계산의 정확도를 더욱 높일 수 있게 한다.Further, the rotation axis inertia model 625 converts the torque command added with the estimated disturbance into a speed by referring to the fan motor model, and the compensator 628 adjusts the bandwidth as a correction parameter of the disturbance measurer 610, The estimated disturbance torque is estimated to be closer to the actual disturbance torque more quickly and more accurately, thereby making it possible to further increase the accuracy of the load inertia calculation.

또한, 속도센서 모델(626)은 속도 감산기(627)에서 계산된 실속도(v)와 추정 속도의 편차를 토크로 변환하여 이를 추정된 외란으로서 제공한다. 추정된 외란은 당해 외란 측정기(610)의 출력으로서 일 예로 이송축의 외란 토크이며, 이와 같이 추정된 외란은 관성 계산기(620)에서 부하 관성을 계산하는데 사용된다.Further, the speed sensor model 626 converts the deviation of the stall speed (v) and the estimated speed calculated by the speed subtractor 627 into a torque and provides it as an estimated disturbance. The estimated disturbance is the output of the disturbance measurer 610 and is, for example, the disturbance torque of the transfer axis, and the estimated disturbance is used in the inertia calculator 620 to calculate the load inertia.

관성 계산기(620)는 구동모터(200)에 인가되는 전류와, 구동모터(200)의 회전 각속도 및 추정 외란값을 입력받아 구동모터(200)에 의해 이송중인 부하의 관성을 계산한 다음 파라이터 제공기(630)에 제공한다.The inertia calculator 620 receives the current applied to the drive motor 200, the rotational angular velocity of the drive motor 200, and the estimated disturbance value, calculates the inertia of the load being conveyed by the drive motor 200, And provides it to the provider 630.

따라서, 파라이터 제공기(630)에서 부하 관성에 해당하는 제어 파라미터를 모터제어기(640)에 제공하면, 모터제어기(640)의 구동모터(200)를 관성부하에 따라 최적의 상태로 제어할 수 있게 한다.Therefore, by providing control parameters corresponding to the load inertia in the distributor 630 to the motor controller 640, it is possible to control the drive motor 200 of the motor controller 640 in an optimal state according to the inertial load Let's do it.

구동모터(200)에 인가되는 전류(정확히는 q상 전류: 모터 토크에 비례하는 전류)와 구동모터(200)의 회전 각속도는 공지된 바와 같이 구동모터(200)에 내장된 각종 센서를 이용하여 측정된 값을 사용하고, 추정 외란값은 상기 외란 측정기(610)에서 추정한 외란 토크를 사용하며, 부하 관성 계산식의 아래의 [수학식 1]을 사용한다.The current applied to the drive motor 200 (precisely, the q-phase current: a current proportional to the motor torque) and the rotational angular velocity of the drive motor 200 are measured using various sensors built in the drive motor 200 And the estimated disturbance value uses the disturbance torque estimated by the disturbance measurer 610 and uses the following equation (1) of the load inertia calculation formula.

수학식 1]

⇔

(1)

⇔

(여기서, 상기 K_t는 팬 모터 토크 상수, 상기 I_q는 팬 모터에 인가된 q상 전류, 상기 DTQR은 외란, 상기 α_m은 팬 모터 회전 각가속도, 상기 ω_m은 상기 팬 모터 회전 각속도, 상기 J_m은 팬 모터 관성, 상기 J_L은 모터측에서 본 관성 부하)(Here, the K _t is a fan motor torque constant, the I _q is the q-phase current, the DTQR is disturbance, the α _m is a fan motor rotation angular acceleration applied to the fan motor, wherein ω _m is the fan motor rotational angular velocity, the J _m is the fan motor inertia, and J _L is the inertia load seen from the motor side)

상기 [수학식 1]에서 좌변을 적분하면 우변과 같기 때문에, 외력이 작용되는 팬 모터환경에서 회전 각가속도 α_m나 팬 모터 회전 각속도 ω_m 중 어느 것이나 사용 가능함을 알 수 있다. 즉, 각가속도를 사용하는 경우에는 좌변의 식을 사용하고, 가속도를 적분한 속도를 사용하는 경우에는 우변의 식을 사용하면 된다.It can be seen that any one of the rotational angular acceleration α _m and the fan motor rotational angular velocity ω _m can be used in a fan motor environment in which an external force acts because the left side is integrated in the above Equation 1. That is, when the angular acceleration is used, the expression on the left side is used, and when the acceleration is integrated, the expression on the right side can be used.

한편, [수학식 1] 중 관성부하 J_L은 계산하고자하는 최종 목표치이고, 그 외 팬 모터 토크 상수 K_t와 팬 모터 관성 J_m은 구동모터(200) 제조사에서 기 제공하는 팬 구동 모터 상수이고, 구동모터(200)에 인가된 전류 I_q와 회전 각가속도 α_m 또는 회전 각속도 ω_m은 팬 모터에 내장된 센서를 통해 측정된 후 팬 모터 구동장치(660) 및 모터제어기(640)를 통해 관성 계산기(620)에 제공된 측정값이다.Meanwhile, the inertia load J _L in Equation (1) is the final target value to be calculated, and the other fan motor torque constants K _t and the fan motor inertia J _m are the fan drive motor constants provided by the manufacturer of the drive motor 200 The current I _q applied to the drive motor 200 and the rotational angular acceleration α _m or the rotational angular velocity ω _m are measured through a sensor built in the fan motor and then subjected to inertia Is the measurement provided to the calculator 620.

따라서, 위 [수학식 1]을 이용하여 목표치인 부하 관성 J_L을 계산하기 위해서는 외란 토크인 DTQR값만 구하면 되는데, 이는 상술한 외란 측정기(610)에서 추정하여 제공되므로 관성부하 를 계산할 수 있고, 이와 같이 계산된 관성부하는 파라이터 제공기(630)로 출력된다.Therefore, in order to calculate the target load inertia J _L using the above formula (1), only the DTQR value as the disturbance torque can be obtained. Since this is provided by estimation by the disturbance measuring device 610, the inertia load can be calculated The inertial load thus calculated is output to the distributor 630.

모터제어기(640)는 파라이터 제공기(630)로부터 관성 계산기(620)에서 계산된 부하 관성에 대응하는 제어 파라미터를 입력받고, 상기 입력된 제어 파라미터에 따라 팬 모터 구동장치(130)를 통해 구동모터(200)를 제어한다.The motor controller 640 receives control parameters corresponding to the load inertia calculated by the inertia calculator 620 from the distributor 630 and drives the fan motor drive device 130 according to the input control parameters And controls the motor 200.

물론, 구동모터(200)에 내장된 회전 위치 센서로부터 구동모터(200)에 인가된 전류의 크기와, 구동모터(200)의 회전 속도 등을 비롯한 다양한 제어 상태 정보를 입력받아 상위 제어기(650)로 전송하기도 한다.Of course, various control state information including the magnitude of the current applied to the driving motor 200 from the rotational position sensor built in the driving motor 200, the rotational speed of the driving motor 200, .

상위 제어기(650)는 관성부하의 계산과 제어 변수 계산을 통한 모터제어기(640)의 환경적응적 제어를 수행하는 등 전반적인 운영을 담당하는데, 이때 상술한 바와 같은 제어에 사용되는 제어 알고리즘은 응용프로그램 메모리(651)에 저장되어 있다.The host controller 650 performs overall operations such as calculation of an inertial load and environment adaptive control of the motor controller 640 through calculation of control variables. At this time, the control algorithm used for the control as described above is applied to an application program And is stored in the memory 651.

모터제어기(640)는 상위 제어기(650)에 의해 외부환경에 따라 적응된 수정 제어 파라미터를 이용하여 외부 관성부하의 변동에 상관없이 최적의 토크를 지령을 생성시켜 안정된 제어가 가능하도록 팬 모터 구동장치(130)를 회전 하므로써 구동모터(200)를 제어한다.The motor controller 640 controls the fan motor drive unit 640 to generate an optimum torque command by using the correction control parameter adapted to the external environment by the host controller 650 irrespective of the variation of the external inertia load, And controls the driving motor 200 by rotating the driving motor 130.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 부하 무게에 따른 실시간 팬 모터 제어기의 동작 순서에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation sequence of the real-time fan motor controller according to the load weight of the present invention constructed as described above will be described with reference to the accompanying drawings.

도 7은 본 발명의 부하 무게에 따른 실시간 팬 모터 제어기의 동작 순서도이다.7 is a flowchart illustrating an operation of a real-time fan motor controller according to the load weight of the present invention.

단, 도 7에서는 파라이터 제공기(630)의 메모리 테이블(631)에 저장된 모의 관성부하는 테스트에 따라 최적의 제어 파라미터를 측정하여 미리 저장하는 단계가 필요하며, 이러한 단계는 선행 먼저 구성되어짐을 위에서 이미 설명하였다.However, in FIG. 7, the simulated inertial load stored in the memory table 631 of the distributor 630 requires a step of measuring and preliminarily storing the optimum control parameters according to the test, Described above.

도 7에 도시된 바와 같이, 먼저 임의 부하 환경 즉, 관성부하(L)를 팬구동시스템에서 시작(S101)한다.As shown in Fig. 7, first, the random load environment, that is, the inertia load L is started in the fan drive system (S101).

운전이 시작되면 외란 측정기(610)에 구비된 보상기(158)의 대역폭을 조정(S102)한다. 보상기(158)의 파라미터 상수의 조정은 상술한 바와 같이 밴드폭을 변경시키는 것이다.When the operation is started, the bandwidth of the compensator 158 provided in the disturbance measuring device 610 is adjusted (S102). The adjustment of the parameter constant of the compensator 158 is to change the bandwidth as described above.

외란 측정기(610)의 파라미터가 조정되면, 구동모터(200)의 회전축이 과도상태운전 중인지의 여부를 감시(S103)한다. 과도상태운전은 관성부하에 의해 영향을 받기 때문에 운전이 비정상적으 진행되며 이는 관성부하의 변동량에 따라 달라질 수 있다.When the parameters of the disturbance measuring device 610 are adjusted, whether or not the rotational axis of the drive motor 200 is in the transient state operation is monitored (S103). Transient operation is affected by the inertial load, so operation is abnormal and may vary depending on the amount of inertial load variation.

이때, 과도상태운전 중이 아닌 경우에는 계속하여 과도상태운전 구간에 들어설 때까지 감시하고, 과도상태운전 중이라면 등가속도 구간인지를 감시(S104)한다.At this time, if the vehicle is not in the transient state, the vehicle continues to monitor until it enters the transient state driving section. If the vehicle is in the transient state, it is monitored whether the vehicle is in the equivalent speed region (S104).

감시 중, 과도상태운전 중이고, 등가속도 구간인 경우에는 부하 관성 계산용 데이터를 수집(S105)한다. 관성부하 계산에 필요한 값들은 이송축 모터 전류와, 이송축 모터 각가속도 및 외부 유입공기에 의한 외란 토크 등을 포함하며, 이들 값은 등가속도 구간 전체에 대한 평균값으로 저장된다.During monitoring, transient operation, and in the case of an equivalent speed section, data for calculation of load inertia is collected (S105). The values required for calculating the inertia load include the feed axis motor current, the feed axis motor angular acceleration, and the disturbance torque due to the external incoming air, and these values are stored as an average value over the entire equivalent velocity section.

반면, 등가속도 구간이 아닌 경우에는 정속 구간인지의 여부를 감시(S106)하는데, 이때 정속 구간이 아니라면 계속해서 등가속 구간인지를 감시하고, 정속 구간이라면 등가속도 구간에서 수집한 관성부하 계산에 필요한 외란 토크 변화량에서 평균값으로 계산(S107)한다.On the other hand, if it is not an equal speed section, it is monitored whether it is a constant speed section (S106). If it is not a constant speed section, it is continuously monitored whether it is an equivalent speed section. (S107) is calculated as an average value from the disturbance torque change amount.

등속 구간 중 정속구간은 속도가 일정하기 때문에 부하에 의한 부하 관성이 작용하지 않으므로 가속 구간에서만 부하 계산에 필요한 외란 토크 및 서보 데이터를 수집하는 것이다.In the constant speed section, since the load inertia does not act because the speed is constant, only disturbance torque and servo data necessary for load calculation are collected in the acceleration section.

등가속 구간에서 수집된 값들의 평균값이 계산되면, 관성 계산기(620)는 평균화된 외란 토크, 전류 및 회전 각가속도 등을 상기 [수학식 1]에 대입하여 부하 관성을 계산(S108)한 다음 파라이터 제공기(630)로 출력한다.When the average value of the values collected in the equivalent speed section is calculated, the inertia calculator 620 calculates the load inertia (S108) by substituting the averaged disturbance torque, the current, and the rotational angular acceleration and the like into the expression (1) To the providing unit 630.

그러면, 파라이터 제공기(630)는 계산된 부하 관성에 대응하는 제어 파라미터를 계산한다. 단, 메모리 테이블(631)에 저장되어 있지 아니한 부하 관성 값이 산출된 경우에는 이동평균법을 사용하여 적절한 제어 파라미터를 계산한다.Then, the distributor 630 calculates a control parameter corresponding to the calculated load inertia. However, when the load inertia value not stored in the memory table 631 is calculated, an appropriate control parameter is calculated using the moving average method.

계속하여, 구동모터(200)의 회전축이 정지하였는지를 감시(S110)하여, 정지한 경우에는 이상과 같이 계산된 제어 파라미터로 모터제어기(640)의 제어 파라미터를 수정(S111)하고, 외란 측정기(610)의 대역폭을 복구(S112)함으로써 제어 과정을 종료한다.Subsequently, it is monitored whether the rotation axis of the drive motor 200 is stopped (S110). If it is stopped, the control parameter of the motor controller 640 is corrected (S111) by the control parameter calculated as described above, (S112), thereby ending the control process.

이 과정 종료 후부터는 외부공기 유입 변화량에 적응하도록 조정된 제어 파라미터 및 모터제어기(640)로 인해 팬 제어 시스템에 대한 최적의 제어가 이루어진다.After this process is finished, optimal control of the fan control system is made by the control parameters and the motor controller 640, which are adjusted to adapt to the change in the external air inflow.

이상과 같은 본 발명에 따른 외부 유입공기 부하 변동량에 따른 실시간 유량 제어기에 의하면, 외부 유입공기량에 따라 관성부하가 바뀌는 경우에도 팬 모터를 적응적으로 제어할 수 있게 한다.The real-time flow controller according to the present invention can adaptively control the fan motor even when the inertial load changes according to the amount of external inflow air.

또한, 회전속도에 작용되는 실시간 팬 모터 제어기는 부하의 운전 중 발생하는 관성부하에 의한 부하 관성의 변화량을 실시간으로 반영할 수 있어서 부하에 작용되는 관계없이 최적의 상태로 팬 모터를 제어할 수 있게 한다.In addition, the real-time fan motor controller acting on the rotational speed can reflect the change in the load inertia due to the inertia load generated during the operation of the load in real time so that the fan motor can be controlled in an optimum state regardless of the load do.

100 : 프레임 200 : 구동모터
300 : 제1 프레임 400 : 제2 블레이드
500 : 감지모듈 600 : 제어모듈
610 : 외란 측정기 620 : 관성 계산기
630 : 파라미터 제공기 640 : 모터 제어기
650 : 상위 제어기 651 : 응용프로그램 메모리
12 : 작업 테이블 L : 부하(소재)100: frame 200: drive motor
300: first frame 400: second blade
500: detection module 600: control module
610: Disturbance Meter 620: Inertia Calculator
630: Parameter provider 640: Motor controller
650: host controller 651: application program memory
12: Work table L: Load (material)

Claims (3)

내부에 수용공간(S)이 형성되며 상하측이 개방된 프레임(100);
상기 수용공간(S)에 위치하되, 외부로부터 전력을 인가받아 작동하는 구동모터(200);
상기 프레임(100)의 하측으로부터 공기를 흡입하여 프레임(100)의 상측으로 공기를 배출하도록 상기 구동모터(200)와 연결되어 회전하는 제1 블레이드(300);
상기 제1 블레이드(300)의 하측에 위치하며, 상기 제1 블레이드(300)가 회전함에 상기 프레임(100)의 하단으로 유입되는 공기의 이동에 의해 회전하는 제2 블레이드(400);
상기 제2 블레이드(400)와 체결되며 상기 제2 블레이드(400)의 회전수를 측정하는 감지모듈(500);
실내 온도를 측정하는 온도센서(610)와 실내 습도를 측정하는 습도센서(620)를 포함하되, 상기 감지모듈(500)로부터 측정된 제2 블레이드(400)의 회전값을 전달받아 배출되는 풍량을 측정하고, 상기 구동모터(200)의 회전을 제어하는 제어모듈(600);을 포함하되,
상기 제어모듈(600)은 상기 프레임(100)의 공기 흡입 중 상기 프레임(100)에 작용하는 외란(disturbance)을 실시간 측정하도록 상기 프레임(100)의 상단 또는 하단에 설치되는 외란 측정기(610);
상기 구동모터(200)에 인가되는 전류의 측정값과, 상기 구동모터(200)의 회전 각속도 측정값 및 상기 외란 측정기(610)에서 측정된 추정 외란값을 입력받아, 상기 구동모터(200)에 의해 운전 중 발생되는 관성부하를 계산하는 관성계산기(620);
상기 관성계산기(620)에서 계산된 부하 관성값을 전달받아 실시간으로 측정된 관성 부하에 대응하도록 상기 구동모터(200)의 최적화된 회전을 제어하는 파라미터 제공기(630);
상기 파라미터 제공기(630)로부터 상기 관성 계산기(620)에서 출력된 부하 관성에 대응하는 제어 파라미터를 입력받고, 상기 입력된 제어 파라미터를 이용하여 상기 구동모터(200)를 제어하는 모터제어기(640);
상기 부하 관성의 계산과 상기 제어 파라미터를 통한 상기 모터제어기(640)의 제어 알고리즘을 수행하는 상위 제어기(650); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 환경에 따라 자동 제어가 가능한 환풍기.
A frame (100) having a receiving space (S) formed therein and having upper and lower sides opened;
A drive motor (200) located in the accommodation space (S), the drive motor (200) receiving power from the outside;
A first blade 300 connected to the driving motor 200 to rotate and draw air to the upper side of the frame 100 by sucking air from the lower side of the frame 100;
A second blade 400 located below the first blade 300 and rotated by the movement of air introduced into the lower end of the frame 100 when the first blade 300 rotates;
A sensing module 500 coupled to the second blade 400 and measuring the number of revolutions of the second blade 400;
A temperature sensor 610 for measuring the room temperature and a humidity sensor 620 for measuring the humidity of the room. The humidity sensor 620 measures the air volume of the air, which is received from the rotation value of the second blade 400 measured by the sensing module 500 And a control module (600) for controlling the rotation of the driving motor (200)
The control module 600 includes a disturbance measuring unit 610 installed at an upper end or a lower end of the frame 100 to measure a disturbance acting on the frame 100 during air suction of the frame 100 in real time.
The measured value of the current applied to the driving motor 200, the measured value of the rotational angular velocity of the driving motor 200, and the estimated disturbance value measured by the disturbance measuring device 610 are inputted to the driving motor 200 An inertia calculator (620) for calculating an inertia load generated during operation;
A parameter provider 630 that receives the calculated load inertia value from the inertia calculator 620 and controls the optimized rotation of the drive motor 200 to correspond to the inertia load measured in real time;
A motor controller 640 that receives control parameters corresponding to the load inertia output from the inertia calculator 620 from the parameter provider 630 and controls the drive motor 200 using the input control parameters, ;
An upper controller 650 for performing the calculation of the load inertia and the control algorithm of the motor controller 640 through the control parameters; Wherein the air conditioner is capable of being automatically controlled according to an external environment.
제1항에 있어서,
상기 파라미터 제공기(630)는,
상기 테스트된 제어 파라미터를 각 외란에 의한 구동모터(200)에 작용되는 토크에 따라 부하 관성 별로 인덱스 (Index)로 작성된 메모리 테이블(memory table)(631)에 저장하고, 상기 메모리 테이블(631)에 저장된 제어 파라미터 값들을 일정간격의 평균을 수집하여 인접한 위치에 적용하여 제어 파라미터 값들을 선형 보간하는 제어 파라미터를 제공하는 것을 특징으로 하는 외부 환경에 따라 자동 제어가 가능한 환풍기.
The method according to claim 1,
The parameter provider 630,
The tested control parameters are stored in a memory table 631 formed by indexes for each load inertia according to the torque applied to the driving motor 200 by each disturbance, Wherein the control parameter values obtained by collecting the average values of the predetermined control parameters are provided to adjacent positions to provide control parameters for linearly interpolating the control parameter values.
제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제어 파라미터와, 상기 외란 및 상기 관성부하는 상기 부하가 상기 구동모터(200)에 의해 정상 배기 운전 중 측정된 값에 의해 추정되는 것을 특징으로 하는 외부 환경에 따라 자동 제어가 가능한 환풍기.The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the control parameter, the disturbance, and the inertial load are estimated by a value measured during a normal exhaust operation by the drive motor (200), wherein the load is automatically controlled according to an external environment.

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