이중 루프 위치 제어(두 개의 인코더 사용)
듀얼 루프 위치 제어란 무엇인가요?
이중 루프 위치 제어는 두 개의 인코더(모터 측과 부하 측에 각각 하나씩)를 사용하여 기어 플레이와 기계적 유연성을 능동적으로 보상하는 제어기 아키텍처입니다. 부하 위치는 모터 위치로부터 역산하는 대신 직접 측정됩니다.
왜 이것이 중요한가요?
기어박스, 벨트, 볼 스크류 또는 플렉시블 커플링이 있는 모든 구동계에는 모터와 부하 사이에 기계적 분리 장치가 존재합니다. 단일 모터 인코더만 장착된 기존 제어기는 부하 측에서 실제로 발생하는 상황을 "인식"하지 못합니다:
- 기어 백래시 — 치형 사이의 사각 지대는 위치 오차를 유발하며, 이는 모터 인코더가 감지하지 못합니다.
- 기계적 유연성(Compliance) — 탄성 커플링과 기어는 모터 측과 부하 측 사이에서 진동을 유발합니다.
- 채터링과 헌팅 — 부하가 완전히 다른 동작을 보이는 동안 모터 인코더에 반응할 때 컨트롤러가 불안정해질 수 있습니다.
어떻게 작동하나요?
이 아키텍처는 동일한 계층적 구조를 사용하지만 각 인코더에 특정 기능을 할당합니다:
- 모터 인코더 → 정류 및 속도 제어 (내부 제어 루프)
- 로드 인코더 → 위치 제어 (외부 제어 루프)
외부 위치 제어 루프는 목표 위치와 실제 부하 위치 (부하 인코더에서 제공)를 비교하여 목표 속도를 출력합니다. 내부 속도 제어 루프는 이를 모터 속도 (모터 인코더에서 제공)와 비교하여 토크 명령을 생성합니다.
결정적인 장점: 내부 제어 루프는 모터를 신속하고 강성 있게 안정화시키는 반면, 외부 제어 루프는 모터 이후에 발생하는 모든 것—변속기 유격, 휨, 유연성—을 보정합니다.
중요한 전제 조건: 변속비(0x6091)가 올바르게 설정되어야 합니다. 모든 속도 값은 출력축 기준 프레임으로 표시되기 때문입니다.
SOMANET은 이를 어떻게 구현합니까?
SOMANET Circulo 서보 드라이브는 추가 배선 없이 최대 두 개의 통합 절대 위치 센서 (20비트 해상도까지)를 지원합니다. 이는 로봇 공학 분야의 듀얼 루프 애플리케이션에 이상적입니다. 인코더 할당(커뮤테이션, 속도, 위치)은 객체 사전(Object Dictionary)을 통해 구성됩니다(위치 인코더: 0x2012:9, 속도 인코더: 0x2011:5).
특히 다음에 유용한 기능입니다:
- 로봇 관절에 적용된 하모닉 드라이브(Harmonic Drives)
- 볼 스크류 구동 방식의 직선축
- 최고의 하중 위치 정확도가 요구되는 응용 분야
추가 링크:
