반복 운동하는 위치결정 장치를 위한 지연시간 조절 입력 성형 방법에 관한 연구

반복운동에 의한 진동을 획기적으로 저감할 수 있는 방법 개발

그림 1: 탄성이 있는 1축 이송체의 반복운동 모형화. 베이스의 이동 x에 의해 질량체의 변위 y가 발생함.

그림 2: 이송체에 인가된 속도프로파일과 질량체의 속도. (a) 기준 속도프로파일을 인가한 경우, (b) 입력성형을 통해 수정된 속도프로파일을 인가한 경우. 입력성형을 통해 획기적으로 진동을 저감할 수 있으나 시간지연이 발생하는 것을 확인할 수 있음. 가상모드 주파수를 변경시키면 이 같은 시간지연을 조절할 수 있음.

그림 3: 실험장치 개념도. 1축 이송장치에 질량위치를 조절하여 고유진동수를 변경할 수 있는 외팔보가 결합됨. 외팔보의 이송 중 진동을 측정할 수 있도록 레이저 스캔 마이크로미터(LSM) 장착. LSM은 이송장치와 질량체 간의 상대변위를 측정함. 모션보드 프로그램을 통해 속도명령을 앰프에 보내면 서보모터가 작동하여 이송장치가 구동됨.

그림 4: 실험을 통해 측정된 속도. (a) 기준속도프로파일 인가한 경우, (b) 제안된 입력성형방법에 의해 수정된 속도프로파일 적용한 경우. 그림 내에 박스로 표시된 부분은 등속운동 구간임. LSM의 측정결과는 상대값이므로 입력성형을 적용한 경우 가감속 구간에서의 관성효과에 의한 효과만 관측됨. 매우 우수한 진동저감 효과를 얻을 수 있음을 보여주고 있음.

그림 5: 고유진동수 오차에 따른 진동저감성능 변화. 고유진동수 오차가 있을 때, 제안된 방법 적용 시의 발생 진동과 입력성형을 하지 않았을 때 발생 진동의 비를 보여줌. 기존 입력성형방법에서 Normalized frequency가 1일 때를 기준으로 좌우 대칭적인 양상을 보이는 것과 달리, 여기서는 Normalized frequency가 1보다 작을 때 오차에 더 민감하게 나타나는 비대칭적 양상을 보이고 있음(여기서 Normalized frequency는 사용한 고유진동수와 실제 고유진동수의 비를 의미)... 가상모드 주파수를 바꾸면 이 같은 민감도를 바꿀 수 있음.