KR20230055006A

KR20230055006A - 이득 설정이 가능한 디지털 pid 제어부를 이용하여 모터를 제어하는 방법, 장치 및 시스템

Info

Publication number: KR20230055006A
Application number: KR1020210138200A
Authority: KR
Inventors: 이원태; 이원지; 신창식; 정춘식; 이규원
Original assignee: 주식회사 파워엘에스아이
Priority date: 2021-10-18
Filing date: 2021-10-18
Publication date: 2023-04-25
Also published as: WO2023068487A1; KR102664363B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이득 설정이 가능한 모터 제어 시스템에 있어서, PID 연산을 수행하여 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성 및 출력하는, 모터 제어부; 상기 PWM 신호에 기초하여 모터 구동 신호를 생성 및 출력하는, 모터 구동부; 및 상기 모터 구동 신호에 기초하여 구동하는, 모터부; 를 포함하되, 상기 모터 제어부는, 입력된 레퍼런스 신호와 상기 모터로부터 피드백된 피드백 신호의 차이를 에러값으로 생성하고, 생성한 에러값에 대응하는 기설정된 이득 값을 선택하고, 상기 이득 값을 이용하여 상기 PID 연산을 수행할 수 있다.

Description

이득 설정이 가능한 디지털 PID 제어부를 이용하여 모터를 제어하는 방법, 장치 및 시스템{A method, apparatus and system for controlling a motor using a digital PID controller with gain setting}

본 명세서는 이득 설정이 가능한 디지털 PID 제어부를 이용하여 모터를 제어하는 방법, 장치 및 시스템을 제안한다.

PID 제어부는 기본적으로 피드백 제어부의 형태를 가지고 있으며, 제어하고자 하는 대상의 출력값을 측정하여 이를 원하고자 하는 참조값 혹은 설정값과 비교하여 에러값을 계산하고, 이 에러값을 이용하여 제어에 필요한 제어값을 계산하는 구조로 되어 있다.

표준적인 형태의 PID 제어부는 오차값에 대한 항(비례항), 오차값을 적분한 항(적분항), 오차값을 미분한 항(미분항), 이렇게 3개의 항을 더하여 제어값을 계산하도록 구성되어 있다. 이 항들은 각각 오차값, 오차값의 적분값, 오차값의 미분값에 비례하기 때문에, PID 제어부는 비례-적분-미분 제어부(Proportional-Integral-Derivative controller)라는 명칭을 가진다. 이 세개의 항들의 직관적인 의미는 다음과 같다.

- 비례항: 현재 상태에서의 오차값의 크기에 비례한 제어작용을 한다.

- 적분항: 정상상태(steady-state) 오차를 없애는 작용을 한다.

- 미분항: 출력값의 급격한 변화에 제동을 걸어 오버슛(overshoot)을 줄이고 안정성(stability)을 향상시킨다.

이러한 PID 제어부의 종래 기술로는 미국 공개 특허 US2003/0227271A1(이하, 인용문헌 1) 및 PCT 공개 특허 WO2011/027933A1(이하, 인용문헌 2)이 있다. 여기서, 인용문헌 1은 고정된 값의 PID 이득을 이용한 모터 제어 방법을 제안하며, 인용문헌 2는 조절 가능한 PID 이득을 이용한 모터 제어 방법을 제안하고 있다.

그러나, 인용문헌 1의 경우 전체 시스템 구성이 단순하지만 모터 제어 성능에 한계가 존재하며, 인용문헌 2의 경우 모터 제어 성능은 향상되지만 PID 연산이 복잡하여 회로 구현이 어렵다는 문제점이 존재한다.

따라서, 본 명세서에서는 이러한 문제점을 해결하고 보다 효율적인 모터 제어 시스템을 제안하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자가 모터의 특성에 맞게 이득 설정이 자유롭게 가능하므로, 각 모터 특성에 따른 제어 성능을 극대화할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전체 시스템이 단순하고 회로 구현이 용이하기 때문에, 제조 비용/단가가 줄어든다는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이에 제한되지 않으며, 이하에서 본 발명의 다양한 효과에 대해 실시예를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이득 설정이 가능한 모터 제어 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 시스템의 구성을 구현한 회로도를 예시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어부의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이득 생성부의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예예 따른 에러-이득 설정 관계 그래프를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 속도 응답 시간 파형 그래프를 예시한다.

이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 예를 들어, 'A 및/또는 B'는 'A 또는 B 중 적어도 하나'의 의미로 해석될 수 있다. 또한, '/'는 '및' 또는 '또는'으로 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.

또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이득 설정이 가능한 모터 제어 시스템의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이득 설정이 가능한 모터 제어 시스템(이하, '모터 제어 시스템')(100)은 모터 제어부(110), 모터 구동부(120) 및/또는 모터부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.

모터 제어부(110)는 레퍼런스 신호와 제어 대상인 모터부(130)로부터 피드백된 신호를 비교한 후 PID 연산을 통해 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성 및 출력할 수 있다. 특히, 모터 제어부(110)는 레퍼런스 신호와 모터부(130)로부터 피드백된 피드백 신호를 입력받고, 두 신호의 차이를 에러값으로 생성할 수 있다. 모터 제어부(110)는 이렇게 생성한 에러값에 대응하는 이득 값을 탐색/선택하고, 탐색/선택된 이득 값을 이용하여 PID 연산을 수행할 수 있다. 이를 위해, 모터 제어부(110)에는 각 에러값에 대응하는 이득 값이 사용자에 의해 사전 설정되어 있을 수 있다. 보다 구체적인 모터 제어부(110)의 동작에 대해서는 도 3 및 4를 참조하여 이하에서 상세히 후술하기로 한다.

모터 구동부(120)는 모터 제어부(110)로부터 PWM 제어 신호를 수신하여, 모터를 구동하기 위한 모터 구동 신호를 생성 및 출력할 수 있다.

모터부(130)는 모터 구동 신호에 따라 구동되는 최종 제어 대상에 해당할 수 있으며, 예를 들어 DC 모터, BLDC(brush-less DC) 모터, stepping 모터 등이 이에 해당할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 시스템의 구성을 구현한 회로도를 예시한다.

도 2에 예시된 바와 같이, 본 명세서에서 제안된 모터 제어 시스템(100)이 구현될 수 있다. 그러나, 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 명세서에서 제안된 각 구성의 기능이 수행될 수 있는 형태의 다양한 형태의 회로로 구현될 수 있음은 물론이다.

이하에서는 각 구성(특히, 모터 제어부(110))의 모터 제어 방법에 대해 구체적으로 살펴본다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어부의 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어부(110)는 피드백 신호 감지부(110-1), 감산부(110-2), 이득 생성부(110-3), PID 연산부(110-4~110-8), 합산부(110-9) 및/또는 PWM 신호 생성부(111)를 포함하여 구성될 수 있다.

우선, 피드백 신호 감지부(110-1)는 모터부로부터 피드백된 피드백 신호를 감지하여 감산부(110-2)로 피드백 신호를 입력할 수 있다.

감산부(110-2)는, 입력된 레퍼런스 신호(Reference)와 피드백 신호를 감산하여 에러값(Error)을 생성하고, 생성한 에러값(Error)을 이득 생성부(110-3) 및 PID 연산부(110-4~110-8)로 입력할 수 있다.

이득 생성부(110-3)는 입력된 에러값에 대응하는 비례 이득 값(KP), 적분 이득 값(KI) 및 미분 이득 값(KD)을 탐색/선택하고, 탐색/선택된 이득 값들(KP, KI, KD)을 출력할 수 있다. 각 에러값(Error)에 대응하는 비례/적분/미분 이득 값(KP, KI, KD)은 사용자에 의해 사전에 이득 생성부(110-3)에 설정될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 모터 제어 시스템(100)(특히, 모터 제어부(110))에 대해 특정 비례/적분/이득 값(KP, KI, KD)을 할당/설정하기 위한 에러값(Error) 범위/구간을 구획하고, 각 범위/구간에 대응하는 비례/적분/이득 값(KP, KI, KD)을 할당/설정하는 사용자 입력을 수행할 수 있다. 이 경우, 모터 제어 시스템(100)(특히, 모터 제어부(110))은 사용자 입력을 수신하기 위한 적어도 하나의 사용자 입력부(미도시)와, 입력된 설정을 저장하기 위한 메모리부(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.

이득 생성부(110-3)의 보다 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 4를 참조하여 이하에서 상세히 후술하기로 한다.

PID 연산부(110-4~110-8)는 에러값(Error), 비례 이득 값(KP), 적분 이득 값(KI) 및/또는 미분 이득 값(KD)을 기초로 PID 연산을 수행할 수 있다. 보다 상세하게는, PID 연산부(110-4~110-8)는 PID 연산 수행을 위해, 적분부(110-4), 미분부(110-5), 제1 내지 제3 곱셈부(110-6~110-8) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

적분부(110-4)는 현재까지 생성된 에러값(Error)을 누적 합산하여 적분값을 생성할 수 있다. 이를 수식으로 표현하면 수학식 1과 같다.

여기서, k는 적분부(110-4)의 동작 사이클, ∑Error(k)는 k 동작 사이클에서의 적분값, Error(k)은 k 동작 사이클에서의 에러값을 각각 나타낸다.

즉, 적분부(110-4)는 현재까지(즉, 현재 사이클 k까지) 생성된 에러값들(Error(1~k))을 누적하여 합산함으로써 적분값(∑Error(k))을 생성할 수 있다.

예를 들어, 현재의 동작 사이클이 4인 경우, 적분부(110-4)는 동작 사이클(k)이 1일 때 생성했던 에러값(즉, Error(1)), 동작 사이클(k)이 2일 때 생성했던 적분값(즉, Error(2)), 동작 사이클(k)이 3일 때 생성했던 적분값(즉, Error(3)), 동작 사이클(k)이 4(즉, 현재의 동작 사이클)일 때 생성한 적분값(즉, Error(4))를 모두 누적 합산하여, 현재 동작 사이클(k=4)에서의 적분값(∑Error(4))을 생성할 수 있다.

미분부(110-5)는 현재 생성한 에러값과 이전 생성했던 에러값을 감산하여 미분값을 생성할 수 있다. 이를 수식으로 표현하면 수학식 2와 같다.

여기서, k는 미분부(110-5)의 동작 사이클, △Error(k)는 k 동작 사이클에서의 미분값, Error(k)은 k 동작 사이클에서의 에러값을 각각 나타낸다.

즉, 미분부(110-5)는 현재 사이클(k)에서 생성한 에러값(Error(k))과, 이전 사이클(k-1)에서 생성했던 에러값(Error(k-1))을 감산 연산함으로써 미분값(△Error(k))을 생성할 수 있다.

예를 들어, 현재의 동작 사이클이 4인 경우, 미분부(110-5)는 동작 사이클(k)이 4(즉, 현재의 동작 사이클)일 때 생성한 에러값(즉, Error(4))으로부터, 동작 사이클(k)이 3일 때 생성했던 에러값(즉, Error(3))을 감산하여, 현재 동작 사이클(k=4)에서의 미분값(△Error(4))을 생성할 수 있다.

제1 내지 제3 곱셈부(110-6~110-8)는 에러값(Error), 적분값 및 미분값 각각을 비례 이득 값(KP), 적분 이득 값(KI) 및 미분 이득 값(KD) 각각과 곱셈 연산하여 결과 값을 합산부(110-9)에 입력할 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 곱셈부(110-6)는 감산부(110-2)에서 출력된 에러값(Error)을 비례 이득 값(KP)과 곱셈 연산하고, 곱셈 연산한 결과 값을 합산부(110-9)로 출력할 수 있다. 제2 곱셈부(110-7)는 적분부(110-4)에서 출력된 적분값을 적분 이득 값(KI)과 곱셈 연산하고, 곱셈 연산한 결과 값을 합산부(110-9)로 출력할 수 있다. 제3 곱셈부(110-8)는 미분부(110-4)에서 출력된 미분값을 미분 이득 값(KD)과 곱셈 연산하고, 곱셈 연산한 결과 값을 합산부(110-9)로 출력할 수 있다.

합산부(110-9)는 이렇듯 제1 내지 제3 곱셈부(110-6~110-8)에서 출력된 결과 값들을 전체 합산(=

)하는 동작을 수행할 수 있다.

PWM 신호 생성부(111)는 합산부(110-9)에서 전체 합산된 결과 값을 기초로 PWM 신호를 생성 및 출력할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이득 생성부의 블록도이다.

도 4를 참조하면, 이득 생성부(110-2)는 에러 매핑부(410), 제1 내지 제3 신호 선택 제어부(420~440) 및/또는 제1 내지 제3 신호 선택부(450~470)를 포함할 수 있다.

에러 매핑부(410)는 에러값(Error)에 대응하는 기설정된 비례 이득 값(KP), 미분 이득 값(KD) 및/또는 적분 이득 값(KI)을 탐색하고, 탐색된 비례 이득 값(KP), 미분 이득 값(KD) 및/또는 적분 이득 값(KI)을 선택하기 위한 제1 내지 제3 선택 제어 신호를 생성 및 출력할 수 있다.

제1 내지 제3 신호 선택 제어부(420~440)는 에러 매핑부(410)로부터 수신한 제1 내지 제3 선택 제어 신호에 기초하여 에러 값(Error)에 대응하는 비례 이득 값(KP), 적분 이득 값(KI) 및 미분 이득 값(KD)을 선택하기 위한 제1 내지 제3 선택 신호를 출력할 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 신호 선택 제어부(420)는 제1 선택 제어 신호에 기초하여 에러값(Error)에 대응하는 비례 이득 값(KP)을 선택하기 위한 제1 선택 신호를 생성 및 출력할 수 있다. 제2 신호 선택 제어부(430)는 제2 선택 제어 신호에 기초하여 에러값(Error)에 대응하는 적분 이득 값(KI)을 선택하기 위한 제2 선택 신호를 생성 및 출력할 수 있다. 제3 신호 선택 제어부(440)는 제3 선택 제어 신호에 기초하여 에러값(Error)에 대응하는 미분 이득 값(KD)을 선택하기 위한 제3 선택 신호를 생성 및 출력할 수 있다.

제1 내지 제3 신호 선택부(450~470)는 제1 내지 제3 신호 선택 제어부(420~440)로부터 수신한 제1 내지 제3 선택 신호에 기초하여 비례 이득 값(KD), 적분 이득 값(KI) 및 미분 이득 값(KD)을 각각 선택하여 출력할 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 신호 선택부(450)는 제1 선택 신호에 기초하여 에러값(Error)에 대응하는 비례 이득 값(KP)을 선택하여 출력할 수 있다. 제2 신호 선택부(460)는 제2 선택 신호에 기초하여 에러값(Error)에 대응하는 적분 이득 값(KI)을 선택하여 출력할 수 있다. 제3 신호 선택부(470)는 제3 선택 신호에 기초하여 에러값(Error)에 대응하는 미분 이득 값(KD)을 선택하여 출력할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에러-이득 설정 관계 그래프를 예시한 도면이다.

본 도면들에 예시한 바와 같이, 사용자는 에러값에 따라 이득 값을 다양하게 매핑할 수 있으며, 비례 이득 값, 미분 이득 값 및 적분 이득 값별로 서로 독립적으로 에러값을 매핑할 수 있다. 따라서, 사용자는 디지털 PID 제어부가 사용되는 상황, 모터 특성 등에 맞춰서 자유롭고 유연하게 이득 값을 설정할 수 있다는 효과가 있다. 나아가, 본 발명은 회로가 단순하고 구현이 용이하기 때문에, 적은 비용으로도 쉽게 제작 및 구현이 가능하다는 효과가 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 속도 응답 시간 파형 그래프를 예시한다.

도 6을 참조하면, 빠른 모터 속도 응답 시간을 위해 고정된 제1 이득 값을 적용하는 경우(610), 오버슛, 언더슛이 발생하여 불안정한 제어 상태가 됨을 확인할 수 있다. 반대로, 안정적으로 모터 속도를 설정하기 위해 고정된 제2 이득 값을 적용하면(620), 목표 속도로 세팅되기까지 시간이 오래 걸린다는 문제점이 생긴다.

이와 달리, 본 명세서에서 제안된 이득 조절 제어 방식에 따르면(630), 빠른 모터 속도 응답 시간과 설정 시간이 확보됨과 동시에, 안정적인 제어 상태가 보장된다는 효과가 발생한다.

한편, 상술한 바와 같이 에러값에 대응하는 이득 값을 사용자가 직접 입력/설정하는 것도 가능하나, 가장 효율이 높은 에러값에 대응하는 이득 값을 자동으로 설정 및 조절하기 위한 이득 설정부가 모터 제어 시스템에 추가적으로 도입됨으로써 자동 설정/조절도 가능하다. 이 경우, 상술한 도 1의 모터 제어 시스템에 이득 설정부가 추가로 도입될 수 있으며, 모터 제어 시스템에 포함된 적어도 하나의 구성과 통신을 수행할 수 있다. 특히, 이득 설정부는 에러값에 대응하여 설정한 이득 값에 따른 모터의 효율 데이터를 수집하고, 수집한 효율 데이터를 기초로 가장 효율성이 높은 에러값 대비 이득 값을 추출한 결과를 기초로 이득 생성부의 이득을 직접 설정/조절할 수 있다. 그 결과, 더욱 효율 높으며 자동화된 모터 제어 시스템이 구축될 수 있다는 효과가 있다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

또한, 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현되어, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

아울러, 본 발명에 따른 장치나 단말은 하나 이상의 프로세서로 하여금 앞서 설명한 기능들과 프로세스를 수행하도록 하는 명령에 의하여 구동될 수 있다. 예를 들어 그러한 명령으로는, 예컨대 JavaScript나 ECMAScript 명령 등의 스크립트 명령과 같은 해석되는 명령이나 실행 가능한 코드 혹은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장되는 기타의 명령이 포함될 수 있다. 나아가 본 발명에 따른 장치는 서버 팜(Server Farm)과 같이 네트워크에 걸쳐서 분산형으로 구현될 수 있으며, 혹은 단일의 컴퓨터 장치에서 구현될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 장치에 탑재되고 본 발명에 따른 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일 되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.

설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시예들을 병합하여 새로운 실시예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상술한 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 요지를 벗어남이 없이 당해 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 명세서의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims

이득 설정이 가능한 모터 제어 시스템에 있어서,
PID 연산을 수행하여 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성 및 출력하는, 모터 제어부;
상기 PWM 신호에 기초하여 모터 구동 신호를 생성 및 출력하는, 모터 구동부; 및
상기 모터 구동 신호에 기초하여 구동하는, 모터부; 를 포함하되,
상기 모터 제어부는,
입력된 레퍼런스 신호와 상기 모터로부터 피드백된 피드백 신호의 차이를 에러값으로 생성하고,
생성한 에러값에 대응하는 기설정된 이득 값을 선택하고,
상기 이득 값을 이용하여 상기 PID 연산을 수행하는, 모터 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 모터 제어부는,
상기 피드백 신호를 감지하는, 피드백 신호 감지부;
상기 입력된 레퍼런스 신호와 상기 피드백 신호를 감산하여 상기 에러값을 생성하는, 감산부;
상기 에러값에 대응하는 비례 이득 값, 적분 이득 값 및 미분 이득 값을 선택하여 출력하는, 이득 생성부;
상기 에러값, 상기 비례 이득 값, 상기 적분 이득 값 및 상기 미분 이득 값을 기초로 상기 PID 연산을 수행하는, PID 연산부;
상기 PID 연산 수행된 결과 값들을 전체 합산하는 합산부; 및
상기 제1 합산부에서 합산된 결과 값을 기초로 PWM 신호를 생성하는, PWM 신호 생성부; 를 포함하는, 모터 제어 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 PID 연산부는,
현재까지 생성된 에러값을 누적 합산하여 적분값을 생성하는, 적분부;
현재 생성된 에러값과 이전 생성된 에러값을 감산하여 미분값을 생성하는, 미분부;
상기 에러값을 상기 비례 이득 값과 곱셈 연산한 결과 값을 상기 합산부에 출력하는, 제1 곱셈부;
상기 적분값을 상기 적분 이득 값과 곱셈 연산한 결과 값을 상기 합산부에 출력하는, 제2 곱셈부; 및
상기 미분값을 상기 미분 이득 값과 곱셈 연산한 결과 값을 상기 합산부에 출력하는, 제3 곱셈부; 를 포함하는, 모터 제어 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 이득 생성부는,
상기 에러값에 대응하는 상기 비례 이득 값, 상기 미분 이득 값 및 상기 적분 이득 값을 탐색하고, 탐색된 상기 비례 이득 값, 상기 미분 이득 값 및 상기 적분 이득 값을 선택하기 위한 제1 내지 제3 선택 제어 신호를 생성 및 출력하는, 에러 매핑부;
상기 제1 선택 제어 신호에 기초하여 상기 비례 이득 값을 선택하기 위한 제1 선택 신호를 출력하는, 제1 신호 선택 제어부;
상기 제1 선택 신호에 기초하여 상기 비례 이득 값을 선택 및 출력하는, 제1 신호 선택부;
상기 제2 선택 제어 신호에 기초하여 상기 적분 이득 값을 선택하기 위한 제2 선택 신호를 출력하는, 제2 신호 선택 제어부;
상기 제2 선택 신호에 기초하여 상기 적분 이득 값을 선택 및 출력하는, 제2 신호 선택부;
상기 제3 선택 제어 신호에 기초하여 상기 미분 이득 값을 선택하기 위한 제3 선택 신호를 출력하는, 제3 신호 선택 제어부; 및
상기 제3 선택 신호에 기초하여 상기 미분 이득 값을 선택 및 출력하는, 제3 신호 선택부; 를 포함하는, 모터 제어 시스템.