표제지
목차
기호설명 11
제1장 서론 14
1.1. 연구 배경 및 필요성 14
1.2. 연구 동향 21
1.3. 연구 목표 24
1.4. 연구 구성 27
제2장 전기식 구동장치 개요 30
2.1. 전기식 구동장치 구성 30
2.2. 전기식 구동장치 모델링 33
제3장 전기식 구동장치의 속도 신호 구현 36
3.1. 기존 속도 신호 추정 기법 37
3.1.1. 관측기를 이용한 속도 신호 추정 37
3.1.2. 펄스 카운팅을 이용한 속도 신호 추정 43
3.2. 선형 홀센서를 이용한 속도 신호 추정 기법 48
3.2.1. 선형 홀센서 BLDC 모터 48
3.2.2. 회전자 위치 및 속도 추정 알고리즘 52
3.2.3. 시뮬레이션 55
제4장 전기식 구동장치의 위치 신호 구현 60
4.1. 자속 차폐벽을 갖는 선형 홀센서 BLDC 모터 62
4.1.1. 자속 차폐벽 설계 62
4.1.2. 전자계 해석 65
4.2. 비선형 감속비를 고려한 위치 신호 추정 81
4.2.1. 구동기 비선형 감속비 83
4.2.2. 비선형 감속비 관계식 유도 86
제5장 실험 및 고찰 91
5.1. 구동장치 위치 제어(I) : 속도센서 대체 실험 91
5.1.1. 구동장치(1차) 설계/제작 91
5.1.2. 실험 구성 및 결과 94
5.2. 구동장치 위치 제어(II) : 속도센서 및 위치센서 대체 실험 108
5.2.1. 구동장치(2차) 설계/제작 108
5.2.2. 실험 구성 및 결과 111
제6장 결론 130
참고문헌 132
ABSTRACT 138
표 1.1. 구동장치별 장단점 비교 17
표 4.1. 설계 방안 검토 항목 63
표 4.2. 자속 차폐벽 유무에 따른 성능 비교 71
표 4.3. 자속 차폐벽 형상에 따른 자속 밀도 비교 80
표 4.4. 자속 차폐벽 형상에 따른 차폐율 비교 80
표 5.1. 일정 기어비와 제안된 방식 스텝 응답결과 비교 124
표 5.2. 스텝 응답실험 비교 128
표 5.3. 주파수 응답실험 비교 129
그림. 1.1. 유도탄 구성도 15
그림. 1.2. 구동장치 블럭선도 16
그림. 1.3. 카본 브러쉬 DC 타코미터 19
그림. 1.4. 메탈 브러쉬 DC 타코미터 19
그림. 1.5. 로터리 포텐쇼미터 20
그림. 1.6. 연구 목표 26
그림. 1.7. 연구 구성 29
그림. 2.1. 전기식 구동장치 블럭도 30
그림. 2.2. 구동제어기 구성도 31
그림. 2.3. 구동기 구성도 32
그림. 2.4. BLDC 모터 모델링 35
그림. 2.5. 전기식 구동장치 모델링 35
그림. 3.1. 전기식 구동장치 시스템 구성 비교 36
그림. 3.2. 관측기를 이용한 속도 추정 방법 37
그림. 3.3. 펄스 카운팅 속도 추정 - M 방식 43
그림. 3.4. 펄스 카운팅 속도 추정 - T 방식 44
그림. 3.5. 펄스 카운팅 속도 추정 - M/T 방식 45
그림. 3.6. 홀센서 체배를 이용한 T방식 47
그림. 3.7. T방식을 이용한 실험 결과 47
그림. 3.8. 브러쉬리스 DC 모터 구조 48
그림. 3.9. 홀센서 출력 파형 비교 50
그림. 3.10. 선형 홀센서 신호 처리 회로 51
그림. 3.11. 선형 홀센서 좌표계 52
그림. 3.12. 회전자 위치 추정 알고리즘 시뮬레이션 결과 56
그림. 3.13. 회전자 속도 추정 알고리즘 시뮬레이션 모델 58
그림. 3.14. 회전자 속도 추정 알고리즘 시뮬레이션 결과 59
그림. 4.1. 전기식 구동장치 시스템 구성 비교 60
그림. 4.2. 일반적인 BLDC 모터 구조 62
그림. 4.3. 자속 차폐벽 구조 63
그림. 4.4. 선형 홀센서 조립체 비교 64
그림. 4.5. 2-D 해석 모델 65
그림. 4.6. 자속 차폐벽 구조 설계 66
그림. 4.7. 자속 밀도 및 자속 벡터도 - Type1 67
그림. 4.8. 자속 밀도 및 자속 벡터도 - Type2 68
그림. 4.9. Type2 자속 차폐벽 구조 변경 69
그림. 4.10. 자속 밀도 및 자속 벡터도 - Type2 구조 변경 70
그림. 4.11. 해석 결과(2D) - 자속발생원 : 회전자 영구자석 72
그림. 4.12. 해석 결과(2D) - 자속발생원 : 고정자 전류 73
그림. 4.13. 영구자석 형상에 따른 해석 모델 74
그림. 4.14. 영구자석 형상에 따른 해석 결과 75
그림. 4.15. 자속 차폐벽 형상 76
그림. 4.16. 해석 결과(3D) - 자속 발생원 : 회전자 영구자석 77
그림. 4.17. 해석 결과(3D) - 자속 발생원 : 고정자 전류 78
그림. 4.18. 전기식 구동장치 시스템 운용 시퀀스 82
그림. 4.19. 구동기 구성도 83
그림. 4.20. 동력 전달 개념도 84
그림. 4.21. 구동기 비선형 감속비 85
그림. 4.22. 구동기 기구학적 개념도 86
그림. 4.23. 구동기 기구학적 개념도 - 초기 위치 87
그림. 4.24. 구동기 기구학적 개념도 - 구동 후 위치 89
그림. 5.1. 선형 홀센서 BLDC 모터 및 구동기(1차) 93
그림. 5.2. 모터 실험 구성도 94
그림. 5.3. 모터 실험 결과 - 500[rpm] 96
그림. 5.4. 모터 실험 결과 - 3000[rpm] 97
그림. 5.5. 모터 실험 결과 - 속도 가변 98
그림. 5.6. 구동기 실험 구성도 100
그림. 5.7. 스텝 응답시험 - 관성부하 미적용 102
그림. 5.8. 스텝 응답시험 - 관성부하 적용 103
그림. 5.9. 정현파 응답시험 - 관성부하 적용 104
그림. 5.10. 스텝 응답시험 - 관성부하 미적용 106
그림. 5.11. 스텝 응답시험 - 관성부하 적용 106
그림. 5.12. 스텝 응답시험 - 스프링부하 적용 107
그림. 5.13. 자속 차폐벽을 갖는 선형 홀센서 BLDC 모터(2nd) 110
그림. 5.14. 모터 실험 구성도 111
그림. 5.15. 자속 차폐벽 미적용 BLDC 모터 - 부하실험 113
그림. 5.16. 자속 차폐벽 적용 BLDC 모터 - 부하실험 114
그림. 5.17. 구동기 실험 구성도 115
그림. 5.18. 자속 차폐벽 미적용 구동기 - 부하실험 117
그림. 5.19. 자속 차폐벽 적용 구동기 - 부하실험 118
그림. 5.20. 스텝 응답실험(+5[deg]) - 속도/위치센서 적용 121
그림. 5.21. 스텝 응답실험(-15[deg]) - 속도/위치센서 적용 122
그림. 5.22. 스텝 응답실험(+15[deg]) - 속도/위치센서 적용 123
그림. 5.23. 스텝 응답실험 127
그림. 5.24. 주파수 응답실험 129