외란에 강인한 모터 제어를 위한 이득 조절 요소가 포함된 슬라이딩 모드 설계 및 분석

엄영철¹^{, *} ; 김홍락² ; 이석인³ ; 황선정¹

1LIG넥스원 PGM탐색기연구소 연구원
2LIG넥스원 PGM탐색기연구소 수석연구원
3LIG넥스원 PGM탐색기연구소 선임연구원

Design and Analysis of Sliding Mode with Gain-scaling Factor for Robust Control of Motor with External Disturbance

Yeong-Cheol Um¹^{, *} ; Hong-Rak Kim² ; Sukin Lee³ ; Seon-Jeong Hwang¹

1Research Engineer, PGM Seeker R&D Lab, LIGNex1
2Chief Research Engineer, PGM Seeker R&D Lab, LIGNex1
3Senior Research Engineer, PGM Seeker R&D Lab, LIGNex1

Correspondence to: ^*Yeong-Cheol Um PGM Seeker R&D Lab, LIGNex1, 207, Mabuk-ro, Giheung-gu, Yongin-si, Gyeonggi-do, Republic of Korea Tel: +82-31-326-9436 E-mail: yeongcheol.um@lignex1.co.kr

초록

본 논문에서는 추적 레이다용 김발을 구동하는 모터의 강인제어를 위해 이득 조절 요소가 포함된 슬라이딩 모드를 제안한다. 슬라이딩 모드의 단점인 chattering 감소를 위해 부호함수 대신 연속함수를 사용하였으며, 스위칭 되는 경계 내·외부에 대해 안정성 분석을 수행하였다. 이를 통해 시스템의 허용 한도 내에서 시스템 상태의 최종 수렴 범위를 능동적으로 조절할 수 있음을 보였다. 제안된 제어기의 성능은 MATLAB Simulink를 이용한 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

Abstract

In this paper, we propose a sliding mode with a gain-scaling factor for robust control of the motor for the gimbal of the tracking radar. Also, the signum function is changed to the saturation function in order to reduce the chattering, and we analyze of system stability inside and outside of the switching boundary. As a result, we show the ultimate bound can adjust in the allowed range of the system. With simulation results, the proposed controller is verified to the simulation by using MATLAB Simulink.

Keywords:

Robust Control, Motor, Gain-scaling Factor, Sliding Mode

키워드:

강인제어, 모터, 이득 조절 요소, 슬라이딩 모드

Acknowledgments

이 논문은 2022년도 한국해군과학기술학회 하계학술대회 발표 논문임.

References

Park, S.-J., Kang, H.-G., and Jin, S.-H., “Design a high speed position contoller for 2-axis high speed gimbal using speed controller,” Proceeding of the 2014 CICS Conference, 2014, pp. 202-204.
Jang, T.-H,, Kim, Y. S., and Kim, H.-T., “Comparison of PID controllers for linear and nonlinear motor system models,” Proceeding of the 2015 ICROS Conference, 2015, pp. 361-362.
Yang, S.-W., Jeong, T.-Y., and Jeong, S.-K., “Robust DC motor speed control based on a sliding mode with an optimum switching surface,” Journal of Power System Engineering, Vol. 24, No. 4, 2020, pp. 17-25. [https://doi.org/10.9726/kspse.2020.24.4.017]
Son, Y.-D., Kim, H.-J., and Kim, J.-M., “Position control algorithm using acceleration compensation to improve response of P-PI serial controller,” Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, Vol. 34, No. 2, 2020, pp. 40-45. [https://doi.org/10.5207/JIEIE.2020.34.2.040]
Khalil, N. K, Nonlinear systems 9th edition, First Book, 2010.