KR20190083750A - Gear actuator control method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기어 액추에이터 제어방법 및 제어장치에 관한 것으로서 구체적으로 온도 변화를 추가적으로 고려하는 온도 변화 상황에서 기어 액추에이터 성능 유지를 위한 기어 액추에이터 제어방법 및 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gear actuator control method and apparatus, and more particularly, to a gear actuator control method and apparatus for maintaining the performance of a gear actuator in a temperature change situation in which a temperature change is additionally considered.
종래의 기술은 실온(25도)를 기준으로 평가하여 도출된 TNI커브를 이용하여 액추에이터의 모터를 제어하므로 모터 동작으로 인한 발열 혹은 외부 온도 변화 상황에서 모터 성능의 변화를 고려하지 않고 제어를 하게 된다. 따라서 의도하지 않은 오동작이 발생할 수 있다. 또한 모터의 제어가 비효율적으로 이루어지게 된다는 문제점이 있다. The conventional technology controls the motor of the actuator by using the TNI curve derived from the evaluation based on the room temperature (25 degrees), so that the control is performed without considering the change of the motor performance in the case of the heat generation due to the motor operation or the change of the external temperature . Therefore, an unexpected malfunction may occur. Further, there is a problem in that the control of the motor is performed inefficiently.
이러한 온도 변화에 따른 모터 성능의 변화 요인을 이하 구체적으로 설명한다. 첫 번째 변화 요인으로 모터의 권선저항(Winding resistance)의 증가를 들 수 있다. 모터의 권선 저항은 모터 내부에서 열을 발생시키는 주된 원인이다. 어떠한 전동 모터도 토크를 발생시키려면 그 모터의 권선에 전류가 흐르도록 하여야 한다. 뛰어난 전도체일지라도 완벽하지 않으며 어느 정도의 불순물을 포함하고 있다. 그 전도체에 많은 전류가 흐름에 따라 원자가 빠른 속도로 진동하게 된다. 그 결과 모터의 권선 내에서 꾸준히 온도가 증가하게 된다. 모든 금속 전도체는 양의 온도계수를 가진다. 이는 온도가 증가함에 따라 전도체의 저항 또한 증가한다는 의미이다. 하기의 수학식 1은 온도변화에 따른 권선저항의 변화를 보여준다.Hereinafter, factors for changing the motor performance in response to such a temperature change will be described in detail. The first factor of change is the increase in the winding resistance of the motor. The winding resistance of the motor is the main cause of generating heat inside the motor. To generate torque in any electric motor, current must flow through the winding of the motor. Even excellent conductors are not perfect and contain some impurities. As more current flows through the conductor, the atoms oscillate at a faster rate. As a result, the temperature is steadily increased in the windings of the motor. All metal conductors have a positive temperature coefficient. This means that as the temperature increases, the resistance of the conductor also increases. The following Equation 1 shows the change in winding resistance with temperature change.
: 초기 권선저항(winding resistance) [] : Initial winding resistance [ ]
: 현재 권선저항(winding resistance) [] : Current winding resistance [ ]
: 컨덕터의 온도계수 [/](>0) : Temperature coefficient of conductor [/ ] (> 0)
: 초기 모터 온도 [] : Initial motor temperature [ ]
: 현재 모터 온도 [] : Current motor temperature [ ]
초기 권선저항 는 온도에 영향을 받지 않은 값이다. 여기서 온도 변화가 일어나 모터의 온도가 에서 까지 변하게 되는 경우 권선저항은 만큼 증가하게 된다. 온도의 영향을 받아 증가한 권선저항은 이다. 증가된 권선 저항의 영향은 하기의 수학식 2를 통하여 알 수 있다.Initial winding resistance Is a temperature-unaffected value. Here, a temperature change occurs and the temperature of the motor in The winding resistance is . Increased winding resistance due to temperature to be. The influence of the increased winding resistance can be found from the following equation (2).
: 손실되는 모터의 출력(Power)[W] : Output of the lost motor (Power) [W]
: 모터에 인가되는 전류[A] : Current applied to the motor [A]
: 권선저항(winding resistance) [] : Winding resistance [ ]
상기 수학식 2는 권선저항으로 인하여 손실되는 출력을 보여준다. 수학식 2에서 는 권선저항 와 비례관계이므로 권선저항이 증가할수록 모터의 출력은 감소하게 된다.Equation 2 shows the output lost due to the winding resistance. In Equation 2, Winding resistance The output of the motor decreases as the winding resistance increases.
두 번째 변화 요인은 자속밀도(Magnetic Flux Density)의 감소이다. 모터 토크 상수()는 영구자석의 자속밀도와 직접적으로 연관이 있다. 사용되는 자성체의 물리적 특성에 의존하기에 전체 자속밀도는 자성체의 온도 증가에도 변화하게 된다. 물체의 온도가 증가하는 경우 원자의 진동은 무작위로 정렬된 자기모멘트를 발생시켜 자속밀도의 감소를 일으킨다. 모터 설계에 맞는 동작 영역에서 작동하는 경우 이러한 감소는 일시적이고 회복된다. 하지만 자성체가 견딜 수 있는 정격온도를 벗어나는 경우 부분적으로 자기 소거(demagnetization) 현상이 발생하고 이는 영구적으로 모터의 성능의 영향을 미친다. 하기 수학식 3은 온도 변화에 따른 토크 상수의 변화를 나타내는 식이다. The second factor is the decrease in magnetic flux density. Motor torque constant ( ) Is directly related to the magnetic flux density of the permanent magnet. Depending on the physical properties of the magnetic body used, the total magnetic flux density also varies with the temperature increase of the magnetic body. When the temperature of the object increases, the vibration of the atoms generates a randomly aligned magnetic moment, which causes a decrease in the magnetic flux density. This reduction is temporary and restored when operating in the operating range that fits the motor design. However, if the temperature exceeds the rated temperature that the magnetic body can tolerate, demagnetization may occur partially, which permanently affects the performance of the motor. Equation (3) is an equation representing a change in torque constant with temperature change.
: 초기 토크 상수(Torque Constant) [Nm/A] : Initial torque constant (Torque Constant) [Nm / A]
: 현재 토크 상수(Torque Constant) [Nm/A] : Current Torque Constant (Nm / A)
: 자성체의 온도계수 [/](<0) : Temperature coefficient of magnetic body [/ ] (<0)
: 초기 모터 온도 [] : Initial motor temperature [ ]
: 현재 모터 온도 [] : Current motor temperature [ ]
초기 토크상수 는 온도에 영향을 받지 않은 값이다. 자성체의 온도계수는 컨덕터의 온도계수와는 달리 음수이다. 온도 변화가 일어나 모터의 온도가 에서 까지 변하게 되는 경우 토크상수는 만큼 감소하게 된다. 하기 수학식 4로부터 자속밀도의 감소로 인한 영향을 알 수 있다.Initial torque constant Is a temperature-unaffected value. The temperature coefficient of the magnetic body is negative, unlike the temperature coefficient of the conductor. If the temperature changes and the motor temperature in Lt; RTI ID = 0.0 > . From the following equation (4), the influence due to the decrease of the magnetic flux density can be understood.
: 각속도(angular velocity)[rad/s] : Angular velocity [rad / s]
: 토크(Torque) [Nm] : Torque [Nm]
: 모터의 전류 [A] : Motor current [A]
: 토크상수(Torque Constant) [Nm/A] : Torque Constant [Nm / A]
모터의 출력은 각속도 와 토크 의 곱으로 나타낼 수 있다. 그리고 토크 는 전류 와 토크상수 의 곱으로 나타낼 수 있다. 결국 모터의 출력은 토크상수에 비례하게 되며 자속밀도 감소는 토크상수의 감소 및 모터 출력 감소를 야기한다.The output of the motor is the angular velocity And talk . ≪ / RTI > And torque Current And torque constant . ≪ / RTI > Eventually, the output of the motor will be proportional to the torque constant, and the reduction in magnetic flux density will result in a reduction in the torque constant and a reduction in motor power.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 온도 변화 상황에서도 기어 액추에이터의 오동작을 줄이고 효율적으로 제어하는 기어 액추에이터의 제어방법 및 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a control method and apparatus for a gear actuator which can reduce the malfunction of a gear actuator and control the gear actuator efficiently under temperature change conditions.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기어 액추에이터 제어방법은 액추에이터 모터의 온도를 모니터링하는 제1 단계, 모니터링된 온도 변화량을 계산하고 상기 액추에이터 모터의 출력을 계산하는 제2 단계, 상기 모니터링된 온도 변화량과 상기 액추에이터 모터의 출력을 이용하여 보정 입력 전압을 계산하는 제3 단계 및 상기 보정 입력 전압에 따라 상기 액추에이터 모터에 인가되는 전압을 조정하는 제4 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a gear actuator control method including a first step of monitoring a temperature of an actuator motor, a second step of calculating a monitored temperature change amount and calculating an output of the actuator motor, A third step of calculating a correction input voltage using a change amount and an output of the actuator motor, and a fourth step of adjusting a voltage applied to the actuator motor according to the correction input voltage.
상기 제1 단계는 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작한 오버런 타임을 추가적으로 모니터링하고, 상기 제3 단계는 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하는 경우 상기 보정 입력 전압을 보정 전 입력 전압으로 설정하는 것을 특징으로 한다.Wherein the first step additionally monitors an overrun time when the temperature of the actuator motor exceeds a predetermined temperature value, and the third step monitors the overrun time when the overrun time exceeds a preset time, Voltage is set.
상기 제2 단계는 상기 온도 변화량의 절대값이 기 설정된 임계치 이하인 경우 계산 결과를 0으로 변경하는 것을 특징으로 한다.And the second step is to change the calculation result to 0 when the absolute value of the temperature change amount is equal to or less than a preset threshold value.
상기 제2 단계는 TNI커브에 따른 제1 출력을 계산하는 단계 및 상기 온도 변화량에 따른 제2 출력을 분석하는 단계를 포함한다.The second step includes calculating a first output according to a TNI curve and analyzing a second output according to the temperature variation.
상기 제1 출력은 모터의 TNI커브에 기초한 값이며, 상기 제2 출력은 온도 변화 상황에 따른 권선저항(winding resistance)과 자속밀도(magnetic flux density)의 변화를 반영한 값이다.The first output is a value based on a TNI curve of the motor, and the second output is a value reflecting changes in winding resistance and magnetic flux density according to a temperature change condition.
상기 보정 입력 전압은 상기 제2 출력의 값이 제1 출력의 값과 일치될 때의 값인 것을 특징으로 한다.And the correction input voltage is a value when the value of the second output coincides with the value of the first output.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기어 액추에이터 제어장치는 모터의 온도 변화량을 모니터링하는 온도 감지부, 모니터링된 온도 변화량을 계산하고 상기 모터의 출력을 계산하며 상기 온도 변화량과 상기 모터의 출력으로부터 보정 입력 전압을 얻는 연산처리부 및 상기 보정 입력 전압에 따라 모터에 인가되는 전압을 조정하는 제어부를 포함한다.The gear actuator control apparatus according to another embodiment of the present invention includes a temperature sensing unit for monitoring a temperature change amount of a motor, a temperature sensor for calculating a monitored temperature change amount, calculating an output of the motor, And a control unit for adjusting a voltage applied to the motor according to the correction input voltage.
상기 온도 감지부는 상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작한 오버런 타임을 추가적으로 모니터링하고, 상기 연산처리부는 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하는 경우 상기 보정 입력 전압을 보정 전 입력 전압으로 설정하는 것을 특징으로 한다.Wherein the temperature sensing unit additionally monitors an overrun time during which the temperature of the actuator motor exceeds a preset temperature value, and the operation processing unit, when the overrun time exceeds a preset time, .
상기 연산처리부는 상기 온도 변화량이 기 설정된 임계치 이하인 경우 상기 온도 변화량의 계산 결과를 0으로 변경하는 것을 특징으로 한다.And the calculation processing unit changes the calculation result of the temperature change amount to 0 when the temperature change amount is equal to or less than a predetermined threshold value.
본 발명의 기어 엑추에이터 제어장치에 따르면 모터 온도 변화에 따른 권선저항 증가와 자석의 자속밀도 감소를 고려하여 모터의 출력(Output power)를 일정하게 유지함으로써 의도하지 않은 오동작을 예방할 수 있다.According to the gear actuator control apparatus of the present invention, the output power of the motor is kept constant in consideration of the increase of the winding resistance and the reduction of the magnetic flux density of the magnet according to the temperature change of the motor, thereby preventing unintentional malfunction.
본 발명은 외부 요인에 의한 영향성을 감소시켜 효율적으로 액추에이터를 제어할 수 있다.The present invention can efficiently control the actuator by reducing the influence due to external factors.
도1은 모터의 TNI커브를 나타낸 그래프이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 액추에이터 제어장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 액추에이터 제어방법을 보여주는 흐름도이다.1 is a graph showing a TNI curve of a motor.
2 is a diagram illustrating a structure of a gear actuator control apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a gear actuator control method according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be construed as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Should not.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 기어 액추에이터 제어방법 및 제어장치를 상세하게 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a gear actuator control method and a control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 모터의 TNI커브를 예시적으로 나타낸 그래프이다. 1 is a graph exemplarily showing a TNI curve of a motor.
TNI커브이라 함은 토크(Torque) 대 RPM (T-N 곡선), 토크(Torque) 대 전류(T-I 곡선) 그래프를 함께 도시하여 나타낸 그래프를 의미한다. 도 1을 참조하면 가로축은 토크(Torque)이다. 토크가 증가할수록 세로축에 도시된 전류(Amps)는 증가하고 RPM은 감소한다. 그리고 효율(Efficiency)은 토크가 증가함에 따라 가파르게 증가하였다가 X 지점을 지난 후부터 점점 낮아지는 것을 알 수 있다. 즉, RPM과 전류는 반비례하는 양상을 보이며 효율이 최대가 되는 영역(X 지점 부근, Nominal range)에서 모터제어가 이루어지게 된다. 그러나 기 설정된 임의의 온도(일 예로, 실온 25도)를 기초로 한 TNI커브에만 의하는 경우 외부 환경으로 인한 온도 변화를 고려하지 않고 제어하게 됨으로써 의도하지 않은 오동작이 발생할 수 있다. 또한 온도 변수로 인해 효율적으로 모터를 제어하기 어렵다.TNI curve refers to a graph that shows a graph of Torque versus RPM (T-N curve) and Torque versus current (T-I curve) graphs. Referring to FIG. 1, the horizontal axis is a torque. As the torque increases, the current (Amps) shown on the vertical axis increases and the RPM decreases. The efficiency increases steeply as the torque increases and decreases gradually after the point X. That is, RPM and current are in inverse proportion, and motor control is performed in the region where the efficiency becomes maximum (near the X point, the nominal range). However, when the TNI curve is based on a preset arbitrary temperature (for example, 25 degrees at a room temperature), unintentional malfunction may occur due to control without considering the temperature change due to the external environment. Also, it is difficult to control the motor efficiently due to the temperature variable.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 온도 변화 상황에서 기어 액추에이터의 성능 유지를 위한 기어 액추에이터 제어장치(100)의 구조를 나타낸 도면이다. 2 is a diagram illustrating a structure of a gear
제어장치(100)는 온도감지부(101), 연산처리부(102) 및 모터제어부(102)를 포함한다. 온도감지부(101)는 액추에이터 모터의 온도를 모니터링한다. 온도감지부(101)는 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작한 오버런 타임을 추가적으로 모니터링 할 수 있다. 상기 오버런 타임의 측정은 영구적으로 모터의 성능에 영향을 미치는 자기 소거(demagnetization) 현상을 막기 위한 것이다.The
상기 오버런 타임은 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하는 순간 그 측정이 시작되고, 상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작하는 동안 증가하게 된다. 그리고 상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값 이하로 내려오는 경우 상기 오버런 타임의 측정은 중지되며 그 값은 0이 된다. 상기 기 설정된 온도 값은 모터에 사용되는 자성체의 성분에 따라 달라질 수 있다. The overrun time starts when the temperature of the actuator motor exceeds a predetermined temperature value, and increases while the temperature of the actuator motor exceeds a predetermined temperature value. If the temperature of the actuator motor drops below a predetermined temperature value, the measurement of the overrun time is stopped and the value is zero. The predetermined temperature value may vary depending on the component of the magnetic body used in the motor.
연산처리부(102)는 온도감지부(101)가 모니터링된 온도 변화량을 계산하고 액추에이터 모터의 출력을 계산한다. 그리고 모니터링한 온도 변화량과 액추에이터 모터의 출력을 이용하여 보정 입력 전압을 계산한다. The
연산처리부(102)는 온도감지부(101)가 오버런 타임을 추가적으로 모니터링 하는 경우에 있어서, 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하지 않는 경우 모니터링한 온도 변화량과 액추에이터 모터의 출력을 이용하여 보정 입력 전압을 계산한다. 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하는 경우에는 별도 계산 없이 보정 입력 전압을 보정 전 입력 전압값()으로 설정한다. 보정 입력 전압을 보정 전 입력 전압값()으로 한다는 것은 추가적인 온도 상승으로 모터의 영구적 손상을 막기 위해 보정 동작을 중지한다는 의미이다. 상기 기 설정된 시간은 자기 소거(demagnetization) 현상을 막기 위해 설정되는 값으로서 모터의 종류, 모터에 사용되는 자성체의 종류에 따라 달라질 수 있다.In the case where the over-run time is additionally monitored by the
연산처리부(102)는 모니터링된 온도 변화량이 기 설정된 임계치 이하인 경우 그 계산 결과를 0으로 변경하여 보정 입력 전압을 계산할 수 있다. 연산처리부(102)는 계산한 보정 입력 전압 값을 모터제어부(103)로 전달한다. 연산처리부(102)는 모터제어부(103)에 전달하는 전압을 기 설정된 전압으로 저장할 수 있다.The
모터제어부(103)는 연산처리부(102)로부터 전달받은 전압 값에 따라 액추에이터의 모터에 인가되는 전압을 조정한다. The
한편, 상기 장치의 각각의 구성요소들은 기능 및 논리적으로 분리될 수 있음을 나타나기 위해 별도로 도면에 표시한 것이며, 물리적으로 반드시 별도의 구성요소이거나 별도의 코드로 구현되는 것을 의미하는 것은 아니다. In the meantime, the respective components of the apparatus are separately shown in the drawings to show that they can be functionally and logically separated, and do not necessarily mean physically separate components or separate codes.
그리고 본 명세서에서 각 기능부(또는 모듈)라 함은, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 각 기능부는 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 '~부'라 함은, 각각 대응되는 정보를 저장하는 소프트웨어 및 하드웨어의 기능적 구조적 결합을 의미할 수 있다. In this specification, each functional unit (or module) may mean a functional and structural combination of hardware for carrying out the technical idea of the present invention and software for driving the hardware. For example, each functional unit may refer to a logical unit of a predetermined code and a hardware resource for executing the predetermined code, and may be a code physically connected to the functional unit, But can be easily deduced to the average expert in the field of the invention. Also, in this specification, 'to' may mean functional and structural combination of software and hardware, respectively, which store corresponding information.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 변화 상황에서 기어 액추에이터 성능 유지를 위한 기어 액추에이터 제어방법의 제어 과정을 보여주는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a control procedure of a gear actuator control method for maintaining a gear actuator performance in a temperature change situation according to an embodiment of the present invention.
온도감지부(101)는 액추에이터 모터의 온도를 지속적으로 모니터링한다(S210). 또한 도면에 도시하지는 않았으나 상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 The
연산처리부(102)는 도 1에 도시된 TNI커브에 기초하여 제1 출력()을 계산한다(S220). 도1에 도시된 TNI커브상 효율을 고려한 범위(X 지점 영역)에서의 제1 출력()을 하기 수학식 5 또는 수학식 6을 통해 얻게 된다.The
: 각속도(angular velocity)[rad/s] : Angular velocity [rad / s]
: 토크(Torque) [Nm] : Torque [Nm]
: 전류 [A] : Current [A]
: 전압 [V] : Voltage [V]
: 토크 상수(Torque Constant) [Nm/A] : Torque Constant [Nm / A]
: 권선저항(Winding Resistance) [] : Winding Resistance [ ]
제1 출력()은 모터의 각속도 와 토크 의 곱을 통해 구할 수 있다. 토크 는 전류 와 토크 상수 의 곱이다. 전류 는 권선저항 과 전압 로 나타낼 수 있다. 제1 출력()의 계산은 수학식 5 또는 수학식 6을 이용하여 계산할 수 있다. 독립변수로서 사용되는 것은 TNI커브에서 알 수 있는 토크 와 액추에이터 모터의 RPM에 따른 각속도 및 액추에이터의 모터에 인가되는 전류 이다. 세 가지 독립변수가 모두 함께 사용되는 것은 아니다. 예를 들면 도1 TNI커브의 X 지점 영역에 포함되는 적절한 토크가 정해지면 그에 따른 RPM을 얻게 되고 RPM을 로 변환하여 제1 출력()을 계산할 수 있다. 전류 를 권선저항 과 전압 로 나타낸 수학식 7은 하기에서 설명하게 될 보정 입력 전압을 계산하기 위해 사용된다. 연산처리부(102)는 상기 S220단계에서 계산한 제1 출력()을 제2 출력()으로서 하기 수학식 8 내지 수학식 10과 같이 분석한다(S230).The first output ( ) Is the angular velocity of the motor And talk . talk Current And torque constant . electric current Winding resistance Over voltage . The first output ( ) Can be calculated using Equation (5) or Equation (6). What is used as an independent variable is the torque that is known from the TNI curve And the angular velocity according to the RPM of the actuator motor And the current applied to the motor of the actuator to be. Not all three independent variables are used together. For example, if the appropriate torque included in the X-point region of the TNI curve of FIG. 1 is determined, the RPM is obtained and the RPM And outputs the first output ( ) Can be calculated. electric current Winding resistance Over voltage Is used to calculate the correction input voltage to be described below. The
: 각속도(angular velocity)[rad/s] : Angular velocity [rad / s]
: 토크(Torque) [Nm] : Torque [Nm]
: 전류 [A] : Current [A]
: 전압 [V] : Voltage [V]
, : 토크 상수(Torque Constant) [Nm/A] , : Torque Constant [Nm / A]
, : 권선저항(Winding Resistance) [] , : Winding Resistance [ ]
: 모터의 온도 변화량 [] : Temperature variation of motor [ ]
: 자성체의 온도계수 [/](<0) : Temperature coefficient of magnetic body [/ ] (<0)
: 컨덕터의 온도계수 [/](>0) : Temperature coefficient of conductor [/ ] (> 0)
수학식 8 및 수학식 9는 상기 수학식 5 및 수학식 6에 대하여 설명한 바와 동일하다. 수학식 10의 경우 온도 변화에 따른 모터의 성능 변화를 고려함에 따라 수학식 7과는 다르게 표현된다. 수학식 10에서 추가된 분자 부분은 온도 변화에 따른 자속밀도의 감소를 반영한 식이다. 추가된 분모 부분은 온도 변화에 따른 권선저항의 증가를 반영한 식이다. 온도 변화 전후로 동일한 출력을 나타내기 위해서는 제1 출력()과 제2 출력()이 동일하여야 한다. 그러므로 제2 출력()의 값 자체는 새롭게 얻는 것이 아니며 다음 단계에서 보정된 전압을 계산하기 위해 온도 변화가 고려된 형태의 수학식 10을 이용하여 분석하게 되는 것이다. 상기 수학식 10에서 는 온도감지부(101)가 모니터링한 모터 온도의 변화량을 의미한다. 이는 현재 측정된 온도에서 기 저장된 온도값을 뺀 값이다. 연산처리부(102)는 온도 변화 전후로 동일한 출력을 유지하기 위해 모터에 인가되어야 하는 보정된 Input 전압()을 하기의 수학식 11을 통하여 계산한다(S240).Equations (8) and (9) are the same as those described above for Equations (5) and (6). Equation (10) is expressed differently from Equation (7) in consideration of the performance change of the motor according to the temperature change. In Equation 10, The molecular part reflects the decrease in magnetic flux density with temperature change. Added denominator Part is an equation that reflects the increase in winding resistance with temperature change. In order to show the same output before and after the temperature change, ) And the second output ( ) Should be the same. Therefore, the second output ( ) Is not newly obtained but is analyzed using Equation 10 of the form in which the temperature change is considered to calculate the corrected voltage in the next step. In Equation (10) Means the amount of change in the motor temperature monitored by the
: 보정 전 입력 전압 [V] : Input voltage before correction [V]
: 보정된 입력 전압 [V] : Corrected input voltage [V]
: 모터의 온도 변화량 [] : Temperature variation of motor [ ]
: 자성체의 온도계수 [/](<0) : Temperature coefficient of magnetic body [/ ] (<0)
: 컨덕터의 온도계수 [/](>0) : Temperature coefficient of conductor [/ ] (> 0)
상기 수학식 11은 상기 수학식 7과 수학식 10의 연립을 통하여 얻게 된 식이다. 그 결과 온도가 상승하게 되는 경우(값이 양수인 경우) 분모는 감소하고 분자는 증가하므로 보정 입력 전압은 보정 전 입력 전압보다 크다. 온도가 하강하게 되는 경우(값이 음수인 경우) 분모는 증가하고 분자는 감소하여 보정 입력 전압은 보정 전 입력 전압보다 작다.Equation (11) is obtained through the combination of Equation (7) and Equation (10). As a result, when the temperature rises If the value is positive, the denominator decreases and the molecule increases, so the corrected input voltage is greater than the pre-corrected input voltage. If the temperature falls ( If the value is negative, the denominator increases and the numerator decreases, so the corrected input voltage is less than the pre-correction input voltage.
연산처리부(102)는 상기 보정된 입력 전압값()을 모터제어부(103)에 전달한다. 연산처리부(102)는 모터제어부(103)에 전달하는 전압을 기 설정된 전압으로 저장할 수 있다. The
모터제어부(103)는 상기 보정된 입력 전압()을 이용하여 모터에 인가되는 전압을 조정하게 된다(S250).The
본 발명의 다른 실시예에 의하면 온도감지부(101)가 상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작한 오버런 타임을 추가적으로 모니터링하는 경우에 있어서, 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하지 않는 경우 단계 S220 내지 S240에 따라 상기 보정된 입력 전압값()을 계산한다.According to another embodiment of the present invention, when the
상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과한 경우 연산처리부(102)는 상기 보정된 입력 전압값()을 별도로 계산하지 않고, 보정 전 입력 전압값()으로 설정한다. 이는 추가적인 온도 상승으로 모터의 영구적 손상을 막기 위해 보정 동작을 중지하기 위함이다.When the overrun time exceeds the preset time, the
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면 연산처리부(102)가 모니터링된 모터 온도 변화량 계산 결과를 0으로 출력한 경우 연산처리부(102)는 단계 S220 내지 S240을 수행하지 않고 상기 기 설정된 전압을 모터제어부(103)에 전달한다. 모터제어부(103)는 이전에 인가하였던 전압과 동일한 전압을 인가하게 된다.According to another embodiment of the present invention, when the
본 발명은 특정 기능들 및 그의 관계들의 성능을 나타내는 방법 단계들의 목적을 가지고 위에서 설명되었다. 이러한 기능적 구성 요소들 및 방법 단계들의 경계들 및 순서는 설명의 편의를 위해 여기에서 임의로 정의되었다. 상기 특정 기능들 및 관계들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들 및 순서들이 정의될 수 있다. 임의의 그러한 대안적인 경계들 및 순서들은 그러므로 상기 청구된 발명의 범위 및 사상 내에 있다. 추가로, 이러한 기능적 구성 요소들의 경계들은 설명의 편의를 위해 임의로 정의되었다. 어떠한 중요한 기능들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들이 정의될 수 있다. 마찬가지로, 흐름도 블록들은 또한 어떠한 중요한 기능성을 나타내기 위해 여기에서 임의로 정의되었을 수 있다. 확장된 사용을 위해, 상기 흐름도 블록 경계들 및 순서는 정의되었을 수 있으며 여전히 어떠한 중요한 기능을 수행한다. 기능적 구성 요소들 및 흐름도 블록들 및 순서들 둘 다의 대안적인 정의들은 그러므로 청구된 본 발명의 범위 및 사상 내에 있다.The invention has been described above with the aim of method steps illustrating the performance of certain functions and their relationships. The boundaries and order of these functional components and method steps have been arbitrarily defined herein for convenience of description. Alternative boundaries and sequences may be defined as long as the specific functions and relationships are properly performed. Any such alternative boundaries and sequences are therefore within the scope and spirit of the claimed invention. In addition, the boundaries of these functional components have been arbitrarily defined for ease of illustration. Alternative boundaries can be defined as long as certain important functions are properly performed. Likewise, the flow diagram blocks may also be arbitrarily defined herein to represent any significant functionality. For extended use, the flowchart block boundaries and order may have been defined and still perform some important function. Alternative definitions of both functional components and flowchart blocks and sequences are therefore within the scope and spirit of the claimed invention.
본 발명은 또한 하나 이상의 실시 예들의 용어로, 적어도 부분적으로 설명되었을 수 있다. 본 발명의 실시 예는 본 발명, 그 측면, 그 특징, 그 개념, 및/또는 그 예를 나타내기 위해 여기에서 사용된다. 본 발명을 구현하는 장치, 제조의 물건, 머신, 및/또는 프로세스의 물리적인 실시 예는 여기에 설명된 하나 이상의 실시 예들을 참조하여 설명된 하나 이상의 측면들, 특징들, 개념들, 예들 등을 포함할 수 있다. 더구나, 전체 도면에서, 실시 예들은 상기 동일한 또는 상이한 참조 번호들을 사용할 수 있는 상기 동일하게 또는 유사하게 명명된 기능들, 단계들, 모듈들 등을 통합할 수 있으며, 그와 같이, 상기 기능들, 단계들, 모듈들 등은 상기 동일한 또는 유사한 기능들, 단계들, 모듈들 등 또는 다른 것들일 수 있다.The invention may also be described, at least in part, in the language of one or more embodiments. Embodiments of the invention are used herein to describe the invention, aspects thereof, features thereof, concepts thereof, and / or examples thereof. The physical embodiment of an apparatus, article of manufacture, machine, and / or process for implementing the invention may include one or more aspects, features, concepts, examples, etc., described with reference to one or more embodiments described herein . Moreover, in the entire drawings, embodiments may incorporate the same or similarly named functions, steps, modules, etc. that may use the same or different reference numerals, and so forth, Steps, modules, etc., may be the same or similar functions, steps, modules, etc., or the like.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
100 : 기어 액추에이터 제어장치
101 : 온도감지부
102 : 연산처리부
103 : 모터제어부100: Gear actuator control device
101: Temperature sensing unit
102:
103: Motor control section
Claims (9)
모니터링된 온도 변화량을 계산하고 상기 액추에이터 모터의 출력을 계산하는 제2 단계;
상기 모니터링된 온도 변화량과 상기 액추에이터 모터의 출력을 이용하여 보정 입력 전압을 계산하는 제3 단계; 및
상기 보정 입력 전압에 따라 상기 액추에이터 모터에 인가되는 전압을 조정하는 제4 단계를 포함하는 기어 액추에이터의 제어 방법.A first step of monitoring the temperature of the actuator motor;
A second step of calculating a monitored temperature change amount and calculating an output of the actuator motor;
A third step of calculating a correction input voltage using the monitored temperature change amount and the output of the actuator motor; And
And adjusting a voltage applied to the actuator motor according to the correction input voltage.
상기 제1 단계는 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작한 오버런 타임을 추가적으로 모니터링하고,
상기 제3 단계는 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하는 경우 상기 보정 입력 전압을 보정 전 입력 전압으로 설정하는 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 제어방법.The method according to claim 1,
The first step further monitors an overrun time when the temperature of the actuator motor exceeds a preset temperature value,
Wherein the third step sets the corrected input voltage to the pre-correction input voltage when the overrun time exceeds a preset time.
상기 제2 단계는 상기 온도 변화량의 절대값이 기 설정된 임계치 이하인 경우 계산 결과를 0으로 변경하는 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 제어방법.The method according to claim 1,
Wherein the second step changes the calculation result to 0 when the absolute value of the temperature change amount is less than or equal to a preset threshold value.
상기 제2 단계는
TNI커브에 따른 제1 출력을 계산하는 단계;및
상기 온도 변화량에 따른 제2 출력을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 제어방법.The method according to claim 1,
The second step
Calculating a first output according to a TNI curve; and
And analyzing a second output according to the temperature change amount.
상기 제1 출력은 모터의 TNI커브에 기초한 값이며, 상기 제2 출력은 온도 변화 상황에 따른 권선저항(winding resistance)과 자속밀도(magnetic flux density)의 변화를 반영한 값인 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 제어방법.5. The method of claim 4,
Wherein the first output is a value based on a TNI curve of the motor and the second output is a value reflecting changes in winding resistance and magnetic flux density according to a temperature change condition. Way.
상기 보정 입력 전압은 상기 제2 출력의 값이 제1 출력의 값과 일치될 때의 값인 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 제어방법.6. The method of claim 5,
Wherein the correction input voltage is a value when the value of the second output coincides with the value of the first output.
모니터링된 온도 변화량을 계산하고 상기 모터의 출력을 계산하며 상기 온도 변화량과 상기 액추에이터 모터의 출력으로부터 보정 입력 전압을 얻는 연산처리부;및
상기 보정 입력 전압에 따라 상기 액추에이터 모터에 인가되는 전압을 조정하는 제어부를 포함하는 기어 액추에이터 제어장치.A temperature sensing unit for monitoring a temperature variation of the actuator motor;
An arithmetic processing unit for calculating a monitored temperature change amount, calculating an output of the motor, and obtaining a corrected input voltage from the temperature change amount and the output of the actuator motor;
And a controller for adjusting a voltage applied to the actuator motor according to the correction input voltage.
상기 온도 감지부는 상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작한 오버런 타임을 추가적으로 모니터링하고,
상기 연산처리부는 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하는 경우 상기 보정 입력 전압을 보정 전 입력 전압으로 설정하는 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 제어장치.8. The method of claim 7,
The temperature sensing unit additionally monitors an overrun time during which the temperature of the actuator motor exceeds a preset temperature value,
Wherein the operation processing unit sets the corrected input voltage to the pre-correction input voltage when the overrun time exceeds a predetermined time.
상기 연산처리부는 상기 온도 변화량이 기 설정된 임계치 이하인 경우 상기 온도 변화량의 계산 결과를 0으로 변경하는 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 제어장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the calculation processing unit changes the calculation result of the temperature change amount to 0 when the temperature change amount is equal to or less than a predetermined threshold value.
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KR20000067020A (en) * | 1999-04-22 | 2000-11-15 | 김영환 | Apparatus for automatically controlling oil pressure in hybrid electronic power steering systems |
JP2002171790A (en) * | 2000-12-06 | 2002-06-14 | Tomoe Tech Res Co | Control device for motor-driven actuator |
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