장석원 60 세 포트폴리오 입니다 ...

 

 

장석원 60 세 포트폴리오 입니다 ...

일인 IT 분야 개발용역 전문 스타트업 딥네트워크  CEO / 장석원 / sayhi7@daum.net  /  010 3350 6509 

 

영구자석 동기 모터(PMSM)의 d 축과 q 축 전류를 PI 제어 루프로 제어하는 과정은 로봇 축 관절 제어에서 중요한 역할을 합니다. 이 과정에서 MTPA(Maximum Torque Per Ampere)와 PWM(Pulse Width Modulation)을 사용한 FOC(Field Oriented Control)을 활용하여 모터의 효율성을 극대화하고 성능을 최적화합니다. 다음은 이 과정을 자세히 설명하고, 토크와 위치 제어를 어떻게 처리하며 PI 제어 이득을 어떻게 튜닝해야 하는지 설명하겠습니다.

1. FOC(자장 지향 제어) 개요

FOC는 모터의 자속(Flux)과 토크를 독립적으로 제어하기 위해 사용됩니다. 이는 모터의 자속과 토크를 수평 및 수직 축으로 변환하여 제어할 수 있게 합니다. 일반적으로 d 축(직류 축)과 q 축(직교 축)으로 변환하여:

• d 축: 자속 방향
• q 축: 토크 방향

FOC를 사용하여 모터의 전류를 d 축과 q 축으로 분리하고, 이를 각각 제어함으로써 모터의 자속과 토크를 독립적으로 조절할 수 있습니다.

2. PI 제어 루프와 MTPA

PI(비례-적분) 제어는 d 축과 q 축 전류를 제어하는 데 사용됩니다. PI 제어는 각각의 축에서 전류를 원하는 값으로 유지하고자 하는 제어 방식입니다. MTPA는 주어진 전류에서 최대의 토크를 생성하기 위한 원리를 따릅니다.

• d 축 전류(Id): 자속 제어에 영향을 미칩니다. 일반적으로 PMSM에서는 자속 제어를 위해 d 축 전류가 필요하며, Id는 주로 0에 가까운 값으로 유지되도록 설계됩니다.
• q 축 전류(Iq): 토크 제어에 영향을 미칩니다. Iq는 실제로 모터의 토크를 생성하는 전류로, 토크를 원하는 값으로 제어하기 위해 조절됩니다.

3. 로봇 축 관절 제어

로봇의 축 관절 제어에서, 토크 제어와 위치 제어는 서로 다른 목적을 가지고 있습니다:

(1) 토크 제어

• PI 제어 루프: q 축 전류(Iq)를 제어하여 모터의 토크를 제어합니다.
• PI 제어 이득 튜닝:
  • 비례 이득(Kp): 반응 속도를 조절합니다. 너무 높으면 시스템이 불안정해질 수 있고, 너무 낮으면 응답 속도가 느려질 수 있습니다.
  • 적분 이득(Ki): 정밀도를 조절합니다. 적분 이득이 너무 높으면 시스템이 과도하게 응답하거나 진동할 수 있고, 너무 낮으면 정밀도가 떨어질 수 있습니다.
  • 튜닝 방법: 일반적으로 Ziegler-Nichols 방법이나 다른 자동 튜닝 방법을 사용하여 이득을 조절합니다. 실험을 통해 최적의 이득을 찾는 것도 중요합니다.

(2) 위치 제어

• 위치 제어 루프: 위치를 제어하기 위해 속도 제어 루프와 토크 제어 루프를 결합합니다. 속도 제어는 보통 q 축 전류를 통해 이루어지며, 최종적으로 위치 제어를 위해 사용됩니다.
• PI 제어 이득 튜닝:
  • 위치 제어의 비례 이득(Kp): 위치의 정확성을 조절합니다. 너무 높으면 진동이 발생할 수 있고, 너무 낮으면 응답이 느려질 수 있습니다.
  • 위치 제어의 적분 이득(Ki): 위치의 오차를 보상하는 데 사용됩니다. 적분 이득이 너무 높으면 시스템이 진동하거나 과도한 반응을 보일 수 있습니다.
  • 튜닝 방법: PID 튜닝 방법과 유사한 방식으로 조정합니다. 위치 제어의 경우, 시스템의 역동적인 특성과 모터의 특성에 따라 조정이 필요합니다.

 

 

 

칼만필터 알고리즘으로 자세제어 알고리즘 85 % 분석 완료 

1. 예측 단계:
   • 데이터 수집: ICM20948 9축 센서를 통해 가속도 및 각속도 데이터를 실시간으로 수집.
   • 상태 예측: 칼만 필터의 상태 전이 행렬 A와 제어 입력 행렬 B를 사용하여 미사일의 다음 상태를 예측. 
   • 오차 공분산 예측: 프로세스 잡음 공분산 행렬 Q를 사용하여 오차 공분산 행렬을 예측. 
2. 갱신 단계:
   • 측정 업데이트: 실제 센서로부터 얻은 측정값을 사용하여 상태를 보정.
   • 상태 보정: 보정된 상태를 사용하여 정확한 미사일 궤적을 유지. 
   • 오차 공분산 업데이트: 보정된 상태의 오차 공분산 행렬을 업데이트. 
3. 노이즈 모델링 및 보정:
   • 노이즈 분석: 센서 데이터의 잡음 특성을 분석하여 노이즈 모델을 생성.
   • 보정 알고리즘: 노이즈 모델을 기반으로 데이터 보정 알고리즘을 개발하여 정확도를 향상.

 

 

 

위상 배열 안테나 시스템 및 빔포밍 제어

딥네트워크는 위상 배열 안테나 어레이(Phased Array Antenna Array) 기술을 기반으로 정밀한 빔포밍 제어 기술 세부 구현 노하우 분석에  성공했습니다. 이 기술은 여러 개의 안테나 요소를 독립적으로 제어하여 신호의 방향을 실시간으로 조정할 수 있으며, 레이더, 위성 통신 및 군사 통신 시스템에서 최적의 신호 품질과 성능을 제공하는 데 필수적입니다.

• 정확한 빔 조향: 각 위상 쉬프터의 위상을 제어하여 신호의 방향을 정확하게 조정합니다. 이를 통해 통신 신호의 품질을 극대화하고, 필요한 방향으로 신호를 집중할 수 있습니다.
• Dolph-Chebyshev 윈도우 함수 적용: 메인 로브와 사이드 로브의 이득을 제어하여 통신 신호의 간섭을 최소화합니다. 이 함수를 사용하여 주파수 대역의 효율적인 사용과 간섭을 줄이면서 주요 빔 성능을 향상시킵니다.
• 설계 및 최적화:
  • 위상 배열 설계: 고성능 위상 배열 안테나 어레이를 설계하여 방산 및 통신 시스템에 적합한 성능을 제공합니다. 이 설계는 다양한 응용 분야에서 안정성과 신뢰성을 보장합니다.
  • 빔포밍 제어 알고리즘: 빔포밍 제어를 통해 신호의 방향을 실시간으로 조정하고, 주파수 대역에서 최적의 성능을 보장합니다. 이를 통해 다양한 통신 환경에서 최상의 성능을 발휘할 수 있습니다.

 

 

 

Phase Shifter의 역할

 

Phase Shifter는 송신 또는 수신되는 전파의 위상을 조정하여, 여러 모듈에서 나오는 전파가 특정 방향으로 결합하거나 해제되도록 만듭니다. 이를 통해 빔포밍이 가능해지고, 여러 방향으로 전파를 송수신할 수 있습니다.

• 송신 시: 모든 T/R 모듈의 전파 위상을 조정하여 특정 방향으로 전파가 집중되도록 만듭니다.
• 수신 시: 반사된 신호의 위상을 분석하여 각 모듈이 수신한 신호의 위치와 크기를 파악합니다.