기어 백래쉬로 인한 응답지연 및 추종오차 억제방안에 관한 연구 (A Study on Response Time Delay and Tracking Error Suppression Strategy in Gear Mechanism : Control System Design Approach)

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 21권 / 4호 / 77 ~ 83페이지
· 저자명 : 만손트란, 최은호, 김영복

초록

본 논문에서는 기어 백래시로 인해 발생하게 되는 문제해결방안에 대해 고찰하였다. 백래시는 시간지연으로 추종성능을 저하시킬 뿐 만 아니라, 정상상태에서는 채터링 현상을 유발시키는 등 다기어 백래쉬로 인한 응답지연 및 추종오차 억제방안에 관한 연구양한 문제발생의 근원이기도 하다. 특히 본 연구에서의 제어대상은 다 자유도로 구성되는 로봇의 일부 구동장치이다. 구동장치 일부에서 발생하는 백래시는 로봇의 전체 운동제어성능에 영향을 미치게 되므로, 반드시 해결해야 한다. 본 연구에서는 5자유도 로봇 암 중, 첫 번째 자유도에 해당되는 말단 부 구동장치의 백래시를 억제하기 위한 방안에 대해 고찰하였다. 제어기 설계법을 통해 백래시에 의한 시간지연현상을 억제함으로써 추종오차를 줄여 결국 제어성능을 개선할 수 있었다. 세 가지 제어기법을 실제 시스템에 적용하고, 실험결과에 대한 비교평가를 통해 제안하는 제어기법의 유효성을 확인하였다.

영어초록

The aim of this paper is to solve the chattering and delayed response problems caused by gear backlash. In the gear mechanism based systems, for example, in robot systems, the actuators provide the reduction gear with motors to transfer effectively electric power to mechanical power.
Therefore, the gear backlash exists and is an unavoidable fact which makes many undesirable problems.
In this paper, the authors try to make a solution for this issue and, introduce several control methods which are PID only, PID with Smith predictor and super-twisting algorithm based SMC(sliding mode control). Each control method is applied to the real plant in which strong backlash is included. By comparison results, it is clear that SMC gives the best control performance with little backlash effects.
Also, the usefulness and effectiveness of proposed control method is verified by experiment.

참고자료

· 없음