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KR101046361B1 - 시간 지연 제어 방법 및 이를 이용한 공압 제진대 - Google Patents

시간 지연 제어 방법 및 이를 이용한 공압 제진대 Download PDF

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Publication number
KR101046361B1
KR101046361B1 KR1020090035870A KR20090035870A KR101046361B1 KR 101046361 B1 KR101046361 B1 KR 101046361B1 KR 1020090035870 A KR1020090035870 A KR 1020090035870A KR 20090035870 A KR20090035870 A KR 20090035870A KR 101046361 B1 KR101046361 B1 KR 101046361B1
Authority
KR
South Korea
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time delay
delay control
determining
control
pneumatic
Prior art date
Application number
KR1020090035870A
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Inventor
장평훈
한동기
Original Assignee
한국과학기술원
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Publication date
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Abstract

본 발명은 시간 지연 제어 방법 및 이를 이용한 공압 제진대에 관한 것이다. 본 발명의 시간 지연 제어는 유량의 흐름을 제어 입력으로 한다. 시간 지연 제어는 시간 지연을 결정하는 단계, 감쇠비와 고유 진동수를 결정하는 단계 및 제어 입력의 불확실성을 나타내기 위한 양의 상수를 결정하는 단계를 통해 설계된다.
본 발명에 따르면, 공압 제진대가 하나의 가속도계를 이용하여 지반 진동과 장비에서 발생되는 직접적인 진동을 절연할 수 있다.
공압 제진대, 시간 지연 제어, 가속도계, 시간 지연 추정

Description

시간 지연 제어 방법 및 이를 이용한 공압 제진대 {Time delay control method and pneumatic vibration isolators using the same}
본 발명은 시간 지연 제어 방법 및 이를 이용한 공압 제진대에 관한 것으로, 유량의 흐름을 제어 입력으로 하고, 하나의 가속도계에서 측정한 가속도 신호를 미분하거나 적분하여 제어하는 것이다.
최근, 반도체 제조용 스테퍼, 전자 현미경, 정밀 측정기 등과 같은 초정밀 장비들이 지속적으로 발전되고 있으며, 이러한 초정밀 장비들의 성능을 최대화하기 위하여 장비들이 설치되는 환경에 대한 관심도 높아지고 있다. 특히 장비의 작동 중에 주변 혹은 장비 자체에서 발생되는 진동은 장비의 성능 저하의 직접적인 원인이 되므로 이에 대한 적절한 조치가 필요하다.
장비들의 성능을 저하시키는 원인이 되는 진동은 지반 진동 또는 장비의 구동 중 장비에서 발생되는 직접적인 진동 등이 있다. 일반적으로 지반 진동 및 직접적인 진동을 절연하기 위해서 공압 제진대(Pneumatic Vibration Isolator, PVI)가 많이 사용된다.
공압 제진대는 공진 주파수 이상의 주파수 범위에서 우수하게 진동을 절연하 므로 많은 분야에서 사용된다. 공압 제진대는 하중, 스프링, 댐퍼의 방정식으로 표현되는 질량-스프링-댐퍼(mass-spring-damper, MSD) 모델과, 관성과 열역학 제1 법칙으로부터 유도되는 물리적(physical) 모델로 분류할 수 있다.
MSD 모델에 기초한 제어의 경우 지반 진동과 직접적인 진동에 대해서 동시 절연을 성공했다는 보고가 없다. 물리적 모델의 경우 제어는 오직 가속도계만 필요하며, 압력이나 매스 플로우(mass flow)에 대한 센서는 필요 없다. 그러나 제어 입력이 지반 진동과 직접적인 진동 모두에 영향을 미치지 못하므로, 물리적 모델에 대한 능동 제어는 지반 진동과 직접적인 진동을 동시에 절연할 수 없다.
본 발명의 목적은 하나의 가속도계를 이용하여 지반 진동과 장비에서 발생되는 직접적인 진동을 동시에 절연할 수 있는 시간 지연 제어 방법 및 이를 이용한 공압 제진대를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 시간 지연 제어(time delay control)를 이용한 공압 제진대는, 유량의 흐름을 제어 입력으로 하여 시간 지연 제어를 한다. 유량의 흐름은 서보 밸브의 입력과 출력을 1차 근사화하여 측정할 수 있다. 시간 지연 제어의 설계는 시간 지연을 결정하는 단계, 감쇠비와 고유 진동수를 결정하는 단계 및 제어 입력의 불확실성을 나타내기 위한 양의 상수를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시간 지연 제어를 이용한 공압 제진대는 표본화 시간(sampling time)을 시간 지연으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시간 지연 제어를 이용한 공압 제진대는, 유량의 흐름을 제어 입력으로 하여 시간 지연 제어를 한다. 유량의 흐름은 서보 밸브의 입력과 출력을 1차 근사화하여 측정할 수 있다. 시간 지연 제어의 설계는 시간 지연을 결정하는 단계, 감쇠비와 고유 진동수를 결정하는 단계 및 제어 입력의 불확실성을 나타내기 위한 양의 상수를 시스템에서 잡음 응답이 나타나지 않는 값으로 결정하는 단계를 포함한다. 시간 지연은 표본화 시간으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시간 지연 제어를 이용한 공압 제진대에서 양의 상수는 분석적으로 선택된 후, 시스템에서 잡음 응답이 나타내지 않을 때까지 양의 상수 값을 줄여가면서 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시간 지연 제어를 이용한 공압 제진대에서 양의 상수는 작은 초기값으로 설정된 후, 시스템에서 잡음 응답이 나타날 때까지 양의 상수 값을 늘려가면서 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시간 지연 제어(time delay control)를 이용한 공압 제진대는 시간 지연 제어는 유량의 흐름을 제어 입력으로 한다. 유량의 흐름은 서보 밸브의 입력과 출력을 1차 근사화하여 측정할 수 있다. 공압 제진대는 하나의 가속도계를 이용해 가속도 신호를 측정하며, 측정된 가속도 신호를 미분하거나 적분해서 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시간 지연 제어를 이용한 공압 제진대는 잡음 효과를 완화시키기 위한 저역 통과 필터(low pass filter)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공압 제진대에 적용 가능한 시간 지연 제어 방법은 유량의 흐름을 제어 입력으로 한다. 유량의 흐름은 서보 밸브의 입력과 출력을 1차 근사화하여 측정할 수 있다. 시간 지연 제어 방법은 시간 지연을 결정하는 단계, 감쇠비와 고유 진동수를 결정하는 단계 및 제어 입력의 불확실성을 나타내기 위한 양의 상수를 결정하는 단계를 포함하여 설계된다. 시간 지연은 표본화 시간으로 결정할 수 있다.
본 발명의 시간 지연 제어 방법 및 이를 이용한 공압 제진대는 하나의 가속도계를 이용하여 지반 진동과 장비에서 발생되는 직접적인 진동을 동시에 절연할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 1 자유도의 단일 챔버 공압 제진대를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 1 자유도의 단일 챔버 공압 제진대(100)는 페이로드(payload, 110), 다이어프램(diaphragm, 120), 챔버(chamber, 130), 피스톤(140)을 포함한다. 공압 제진대(100)의 물리적 모델은 뉴턴의 제2 법칙을 따르는 피스톤(140)의 운동 방정식과 챔버(130)에 대한 엔탈피(enthalpy) 방정식으로부터 유도된다. 물리적 모델에 대한 결과는 비선형이고, 명목상 동작 조건(nominal operating condition)에 따라 선형화하면 다음과 같다.
Figure 112009024934814-pat00001
여기서,
Figure 112009024934814-pat00002
는 페이로드(110)의 질량이고,
Figure 112009024934814-pat00003
는 페이로드(110)의 속도이고,
Figure 112009024934814-pat00004
는 피스톤(140)의 단면적과 다이어프램(120)의 움직임 모두를 나타내는 페이로드(1110)의 유효 면적이고,
Figure 112009024934814-pat00005
는 챔버(130)의 압력이고,
Figure 112009024934814-pat00006
은 모델화되지 않은 다이어프램 동역학에 따른 모델링 에러이고,
Figure 112009024934814-pat00007
는 챔버(130)에 유입되는 제어 서보 밸브의 유량 흐름(air mass flow)이다. 유량 흐름은 제어 입력이 된다.
식 (1)에서 다이어프램 동역학은 모델화되지 않았으며, 모델링 에러(
Figure 112009024934814-pat00008
)는 강건 제어에 의해 다루어진다. 다이어프램 동역학은 복잡하고 어려운 모델로 인식되며, 물리적 모델에 의해 예상되는 응답과 실험에 따른 응답이 불일치한다. 모델화되지 않은 다이어프램 동역학에 더하여, 원래 비선형 모델을 선형화하는데 따른 에러, 식 (1)과 (2)에서 부정확한 파라미터 값에 따른 에러, 하나의 상태를 다른 상태의 시스템으로 변화시키는데 따른 에러 등과 같은 모델링 에러가 존재한다. 즉, 식 (1)과 (2)에는 중요한 모델링 에러가 포함되어 있다.
물리적 모델에서, 공압 제진대(100)의 챔버(130)에 대한 제어 입력은 유량 흐름(
Figure 112009024934814-pat00009
)이다. 식 (1)과 (2)에서,
Figure 112009024934814-pat00010
는
Figure 112009024934814-pat00011
에 의해 직접적으로 영향을 받지만,
Figure 112009024934814-pat00012
와
Figure 112009024934814-pat00013
는 그렇지 않다는 것을 알 수 있다. 다시 말해, 제 어 입력은 동시 절연을 할 수 없으며, 모델링 에러에 직접적인 영향을 미치지 못한다.
동시 절연과 모델링 에러를 극복한 직접 제어를 할 수 있는 새로운 상태 모델을 획득하기 위해서, 물리적 모델에 입력-출력 선형화를 적용한다. 입력-출력 선형화는 도함수가 직접적으로 제어 입력과 관련될 때까지 시스템 출력의 연속적인 미분을 수행한다.
공압 제진대의 출력을 페이로드(110)의 속도(
Figure 112009024934814-pat00014
)로 선택하면, 다음과 같다.
Figure 112009024934814-pat00015
식 (3)을 시간에 대해 미분하고, 식 (1)을 이용하여 다시 정리하면 다음과 같은 y에 대한 미분식을 얻을 수 있다 .
Figure 112009024934814-pat00016
식 (4)는 오른편에 제어 입력(
Figure 112009024934814-pat00017
)를 포함하지 않으므로, 한번 더 미분하여 다음과 같은 식을 구한다.
Figure 112009024934814-pat00018
식 (2)를 식 (5)에 대입하면, 다음과 같다.
Figure 112009024934814-pat00019
결과적으로, y를 두 번 연속 미분하여 식 (6)을 유도하고, 이것이
Figure 112009024934814-pat00020
와 직접 관련된 y의 도함수이다. 식 (6)은 다음과 같은 새로운 상태 모델의 상태 방정식으로 쉽게 표현될 수 있다.
Figure 112009024934814-pat00021
여기서
Figure 112009024934814-pat00022
은 지반 진동, 직접적인 진동 및 다이어프램 동역학에 기인한 모델링 에러로 이루어진 불확실성을 나타낸다.
식 (7)에 따른 새로운 상태 공간 모델은 변화 가능한 형태(또는 제어 가능한 형태)이고,
Figure 112009024934814-pat00023
은 입력에 의해 직접적으로 제어할 수 있으며, 모델링 에러 하에서 두 개의 진동을 동시 절연하는 것이 가능하다. 새로운 상태 공간 모델에서,
Figure 112009024934814-pat00024
와
Figure 112009024934814-pat00025
(속도와 가속도)이 사용되고, 이것이 가속도계와 수치적 적분을 통해 피드백(feedback)이 가능하게 한다. 또한 새로운 상태 공간 모델의 제어 입력은 유량 흐름이고, 이는 물리적 모델에서도 동일하게 입력이 된다. 그러므로 흐름 제어 모드에서 능동 제어를 할 수 있다.
식 (7)을 다시 정리하면 다음과 같다.
Figure 112009024934814-pat00026
식 (8)은 다음과 같이 간단한 형태로 표현할 수 있다.
Figure 112009024934814-pat00027
여기서,
Figure 112009024934814-pat00028
이다. 양수
Figure 112009024934814-pat00029
을 도입하여 식 (9)를 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112009024934814-pat00030
이를 동일한 다른 형태로 표현하면,
Figure 112009024934814-pat00031
여기서
Figure 112009024934814-pat00032
이다. 식 (12)에서, 동역학은 두 개의 카테고리로 나누어진다. 이 때,
Figure 112009024934814-pat00033
은 전체 불확실성을 나타낸다.
Figure 112009024934814-pat00034
은 공압 제진대 동역학 의 공지되지 않은 부분
Figure 112009024934814-pat00035
및 직접적인 진동과 모델화되지 않은 다이어프램 동역학의 합
Figure 112009024934814-pat00036
로 구성된다. 부정확한 모델 파라미터와 파라미터 변화량과 같은 다이어프램 동력학 모델링 에러가 존재하는데, 이것은
Figure 112009024934814-pat00037
에 포함된다.
이러한 불확실성의 존재에 관계없이 시간 지연 제어의 목적을 달성하기 위해서 요구되는 동역학은 다음과 같다.
Figure 112009024934814-pat00038
여기서,
Figure 112009024934814-pat00039
는
Figure 112009024934814-pat00040
이고,
Figure 112009024934814-pat00041
는
Figure 112009024934814-pat00042
이므로, 요구되는 동역학은 각각 소정의 감쇠비(damping ratio)와 고유 진동수(natural frequency)를 갖는다.
제어 입력은 다음과 같이 설계된다.
Figure 112009024934814-pat00043
여기서
Figure 112009024934814-pat00044
는
Figure 112009024934814-pat00045
의 추정을 나타낸다.
Figure 112009024934814-pat00046
가 연속적이거나 적어도 부분적으로 연속이고, 시간 지연 L 이 충분히 작다는 가정하에서, 다음과 같이 근사화할 수 있다.
Figure 112009024934814-pat00047
여기서,
Figure 112009024934814-pat00048
은 지연된 시간 t-L에서
Figure 112009024934814-pat00049
의 값을 나타낸다. 이러한 근사화는 다음과 같은 시간 지연 추정(time delay estimation, TDE)을 유도한다.
Figure 112009024934814-pat00050
이러한 시간 지연 추정은 시간 지연 제어에서 필수이다. 시간 지연 L이 작을수록, 시간 지연 추정은 좋아진다. 시간 지연 제어는 불연속(discrete) 형태로 실시되므로, 가장 작은 시간 지연 L은 표본화 시간(sampling time)이다. 시간 지연 추정
Figure 112009024934814-pat00051
은 식 (12)로부터 다음과 같이 구할 수 있다.
Figure 112009024934814-pat00052
여기서
Figure 112009024934814-pat00053
은 이전 표본화 시간에서 이미 계산되어 사용된 제어 입력이고,
Figure 112009024934814-pat00054
은
Figure 112009024934814-pat00055
을 미분해서 구할 수 있다. 식 (13)과 식 (19)를 비교하면 시간 지연 추정의 용이성과 효율을 알 수 있다. 특히, 식 (13)은 모델 파라미터 값과 전체 직접적인 진동의 추정이 필요하지만, 식 (19)는 모델 파라미터 추정이 필요하지 않으며 직접적인 진동에 대한 인식도 필요하지 않다.
식 (16)과 식 (19)를 식 (15)에 대입하여, 시간 지연 제어의 최종 형태를 다 음과 같이 구할 수 있다.
Figure 112009024934814-pat00056
시간 지연 추정
Figure 112009024934814-pat00057
은 식 (13)에서 전체 불확실성을 추정하고 제거하는데 사용된다.
Figure 112009024934814-pat00058
는 식 (14)에서 요구되는 동역학을 실현하는데 사용된다. 그 결과, 식 (20)에서 시간 지연 제어는 모델 파리미터에 대한 지식을 거의 요구하지 않고, 간단한 구조와 높은 계산 효율을 갖는다. 공압 제진대 시스템과 관련된 시간 지연 제어는 도 2에 도시되어 있다.
식 (20)에서
Figure 112009024934814-pat00059
는 안정성 상태에 따라 선택할 수 있다. 보다 구체적으로,
Figure 112009024934814-pat00060
는 다음 조건을 만족하도록 선택되어야 한다.
Figure 112009024934814-pat00061
여기서 M은 식 (9)에서 정의된 것으로,
Figure 112009024934814-pat00062
이다. 정확한 M 값을 결정하기 어려운 경우에는 시행착오(trial and error)로 조정한다.
식 (20)에서 시간 지연 제어의 실행은 유량 흐름(
Figure 112009024934814-pat00063
)의 측정을 요구 한다. 그러나 높은 압력(3.51bar 이상)에서 충분한 대역폭과 정확도를 갖는 유량 흐름 센서를 찾기는 어렵다. 따라서 유량 흐름을 측정하기 위해서 서보 밸브의 입력(전압, Vc)과 출력(유량 흐름 비율,
Figure 112009024934814-pat00064
)을 1차 근사화할 수 있다.
Figure 112009024934814-pat00065
여기서 t는 서보 밸브의 시간 상수를 나타내고, K는 서보 밸브의 흐름 이득(flow gain)을 나타내고, S는 라플라스 연산자(Laplace operator)이다.
식 (22)를 식 (20)에 대입하여, 다음과 같은 시간 지연 제어의 변형된 형태를 구한다.
Figure 112009024934814-pat00066
여기서,
Figure 112009024934814-pat00067
는
Figure 112009024934814-pat00068
이고,
Figure 112009024934814-pat00069
는
Figure 112009024934814-pat00070
이다. 식 (23)에서
Figure 112009024934814-pat00071
는 실행을 위해서
Figure 112009024934814-pat00072
,
Figure 112009024934814-pat00073
,
Figure 112009024934814-pat00074
가 가능할 것을 요구한다.
가속도 신호는 가속도계로 측정한다. 가속도 신호
Figure 112009024934814-pat00075
가 측정되면,
Figure 112009024934814-pat00076
는
Figure 112009024934814-pat00077
를 시간에 대해 적분해서 구할 수 있다.
Figure 112009024934814-pat00078
는 후향 차분(back difference)으 로
Figure 112009024934814-pat00079
를 수치적으로 미분해서 구할 수 있다. 그러므로, 식 (23)에서
Figure 112009024934814-pat00080
는 하나의 가속도계를 이용하여 실행 가능하다. 그러나 수치적 미분은 가속도 신호에서 잡음을 증폭시킨다. 따라서 이러한 잡음의 효과를 약화시키는 저역 통과 필터(low pass filter)가 필요하다. 도 3은 제어 서보 밸브를 1차 근사화한 시간 지연 제어에 의해 제어되는 공압 제진대 시스템을 나타내는 블록도이다.
시간 지연 제어를 실행하기 위해서는 이득(
Figure 112009024934814-pat00081
,
Figure 112009024934814-pat00082
,
Figure 112009024934814-pat00083
)과 시간 지연을 결정해야 한다. 이하에서 도 4를 참고하여, 시간 지연 제어의 설계에 대해서 살펴본다.
도 4에 도시된 바와 같이, 시간 지연 제어를 설계하기 위해서는, 우선 시간 지연을 결정해야 한다(S410). 식 (18)에서 살펴본 바와 같이, 시간 지연이 작을수록 시간 지연 추정은 좋아진다. 불연속 시스템에서 이용할 수 있는 가장 작은 시간 지연은 표본화 시간이다. 시간 지연을 표본화 시간으로 결정하는 것은 경험칙이다.
다음으로 감쇠비(
Figure 112009024934814-pat00084
)와 고유 진동수(
Figure 112009024934814-pat00085
)를 결정한다(S420). 식 (14)에서 살펴본 바와 같이, 감쇠비와 고유 진동수가 결정되면,
Figure 112009024934814-pat00086
는 자동으로 결정된다.
Figure 112009024934814-pat00087
는
Figure 112009024934814-pat00088
이고,
Figure 112009024934814-pat00089
는
Figure 112009024934814-pat00090
이다.
다음으로 제어 입력의 불확실성을 나타내기 위한 양의 상수(
Figure 112009024934814-pat00091
)를 결정한다(S430). 양의 상수(
Figure 112009024934814-pat00092
)는 식 (11) 내지 식 (13)에 잘 나타나 있다. 양의 상수(
Figure 112009024934814-pat00093
)는 식 (10)과 식 (23)의 분석적 관계 또는 시행착오(trial and error)에 의한 조정으로 결정한다. 이용할 수 있는 파라미터의 정확한 값이 있는 경우에는 분석적 관계로 결정하며, 그렇지 않은 경우 시행착오로 결정한다.
양의 상수(
Figure 112009024934814-pat00094
)를 결정할 때, 양의 상수(
Figure 112009024934814-pat00095
) 값을 낮추는 것이 저역 통과 필터를 사용하는 효과를 갖는다. 즉, 양의 상수(
Figure 112009024934814-pat00096
)를 낮춤으로써 가속도계로부터 발생되는 잡음을 약화시키는 것이 가능하다. 양의 상수(
Figure 112009024934814-pat00097
)를 낮게 결정하기 위해서는 두 가지 방법이 있다. 첫째로, 우선 양의 상수(
Figure 112009024934814-pat00098
)를 분석적으로 결정하고, 시스템에서 잡음 응답이 사라질 때까지 양의 상수(
Figure 112009024934814-pat00099
) 값을 줄여갈 수 있다. 둘째로, 양의 상수(
Figure 112009024934814-pat00100
)가 작은 초기값을 갖도록 설정하고 시스템이 잡음 응답을 보일 때까지 양의 상수(
Figure 112009024934814-pat00101
) 값을 늘려갈 수 있다. 이러한 방법으로 가속도계로부터 발생되는 잡음을 약화시킬 수 있도록 양의 상수(
Figure 112009024934814-pat00102
)를 결정할 수 있다.
이러한 과정으로 설계되는 시간 지연 제어는 하나의 가속도계를 사용하여 지반 진동과 장비에서 발생되는 직접적인 진동을 동시에 절연할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 1 자유도의 단일 챔버 공압 제진대를 나타내는 도면.
도 2는 공압 제진대 시스템과 관련된 시간 지연 제어를 나타내는 도면.
도 3은 제어 서보 밸브를 1차 근사화한 시간 지연 제어에 의해 제어되는 공압 제진대 시스템을 나타내는 블록도.
도 4는 시간 지연 제어를 설계하는 과정을 나타내는 도면.

Claims (14)

  1. 시간 지연 제어(time delay control)를 이용한 공압 제진대로서,
    상기 시간 지연 제어는 유량의 흐름을 제어 입력으로 하며,
    상기 시간 지연 제어의 설계는
    시간 지연을 결정하는 단계;
    감쇠비와 고유 진동수를 결정하는 단계; 및
    상기 제어 입력의 불확실성을 나타내기 위한 양의 상수를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 지연 제어를 이용한 공압 제진대.
  2. 시간 지연 제어(time delay control)를 이용한 공압 제진대로서,
    상기 시간 지연 제어는 서보 밸브의 입력과 출력을 1차 근사화하여 측정한 유량의 흐름을 제어 입력으로 하며,
    상기 시간 지연 제어의 설계는
    시간 지연을 결정하는 단계;
    감쇠비와 고유 진동수를 결정하는 단계; 및
    상기 제어 입력의 불확실성을 나타내기 위한 양의 상수를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 지연 제어를 이용한 공압 제진대.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시간 지연은 표본화 시간(sampling time)으로 결정하는 것을 특징으로 하는 시간 지연 제어를 이용한 공압 제진대.
  4. 시간 지연 제어를 이용한 공압 제진대로서,
    상기 시간 지연 제어는 유량의 흐름을 제어 입력으로 하며,
    상기 시간 지연 제어의 설계는
    표본화 시간(sampling time)을 결정하는 단계;
    감쇠비와 고유 진동수를 결정하는 단계; 및
    상기 제어 입력의 불확실성을 나타내기 위한 양의 상수를 시스템에서 잡음 응답이 나타나지 않는 값으로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 지연 제어를 이용한 공압 제진대.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서,
    상기 양의 상수는 분석적으로 선택된 후, 시스템에서 잡음 응답이 나타내지 않을 때까지 상기 양의 상수 값을 줄여가면서 결정되는 것을 특징으로 하는 시간 지연 제어를 이용한 공압 제진대.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서,
    상기 양의 상수는 작은 초기값으로 설정된 후, 시스템에서 잡음 응답이 나타날 때까지 상기 양의 상수 값을 늘려가면서 결정되는 것을 특징으로 하는 시간 지연 제어를 이용한 공압 제진대.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유량의 흐름은 서보 밸브의 입력과 출력을 1차 근사화하여 측정하는 것을 특징으로 하는 시간 지연 제어를 이용한 공압 제진대.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시간 지연은 표본화 시간(sampling time)으로 결정하는 것을 특징으로 하는 시간 지연 제어를 이용한 공압 제진대.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 공압 제진대에 적용 가능한 시간 지연 제어 방법으로서,
    유량의 흐름을 제어 입력으로 하며,
    시간 지연을 결정하는 단계;
    감쇠비와 고유 진동수를 결정하는 단계; 및
    상기 제어 입력의 불확실성을 나타내기 위한 양의 상수를 결정하는 단계;를 포함하여 설계되는 것을 특징으로 공압 제진대에 적용 가능한 시간 지연 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유량의 흐름은 서보 밸브의 입력과 출력을 1차 근사화하여 측정하는 것을 특징으로 하는 공압 제진대에 적용 가능한 시간 지연 제어 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 시간 지연은 표본화 시간(sampling time)으로 결정하는 것을 특징으로 하는 공압 제진대에 적용 가능한 시간 지연 제어 방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970005202A (ko) * 1995-07-21 1997-02-19 배순훈 진공청소기 흡음방의 진동흡수구조
JP2005234952A (ja) * 2004-02-20 2005-09-02 Japan Science & Technology Agency 制振方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970005202A (ko) * 1995-07-21 1997-02-19 배순훈 진공청소기 흡음방의 진동흡수구조
JP2005234952A (ja) * 2004-02-20 2005-09-02 Japan Science & Technology Agency 制振方法
KR20080010063A (ko) * 2006-07-25 2008-01-30 이시영 관성의 법칙을 이용한 진동의 지연장치와 이 장치를 이용한변위의 측정 및 기록장치

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