정확하게 멈추는 예측 제어

전동식 액추에이터에 사용하는 2상 스테핑 모터의 회전 각의 기본 스텝은 1.8 도입니다. 이를 계산하면 200펄스로 1회전하게 됩니다. 이 스테핑 모터에 공급되는 펄스는 마이크로 프로세서에 의해 제어됩니다. 그리고 위치결정제어 알고리즘에는 액추에이터가 목표로 하는 위치 (각도) 에서 정확하게 정지하도록 예측제어방식이 도입되어 있습니다.

우측 그림은 스테핑 모터의 단면도입니다. 스페핑 모터는 크게 구분하면 스테이터 (고정자) 와 로터 (회전자) 의 2가지 부품으로 구성되었습니다. 로터는 축 방향에 자화된 강력한 영구 자석으로 되어 있습니다. 스테이터는 A상, B상으로 구성된 2개의 코일 권선을 사용한 8개의 전자석이 로터를 감싸는 구조로 되어 있으며 이 전자석의 자력을 회전시키는 것으로 로터를 회전시킵니다. 모터 샤프트에는 댐퍼라고 불리우는 원반형의 부품이 장착되어 있어서 이것에 의한 고회전으로 토크 특성을 향상시키고 있습니다.

로터의 N극과 S극의 톱니바퀴는 양측톱니의 톱니 피치가 절반 어긋난 상태에서 결합됩니다. 즉 N극의 톱니의 패인 부분에 S극의 톱니의 산 부분이 겹치게 됩니다. 스테이터는 전자석으로 로터를 회전시킵니다. N극과 S극의 톱니바퀴를 교대로 흡인하면서 1펄스 입력될 때마다 1/4 피치 나아갑니다 (오른쪽 그림 참조). 전동식 액추에이터의 모터의 톱니바퀴에는 톱니가 50개 있기 때문에 1/4피치 나아갈 때마다 1.8도 회전하며 200펄스로 1회전합니다. 이와 같은 방법으로 고분해능과 고정도를 실현하고 있습니다. 전체 스팬을 돌리는대 모터축이 100회이상 회전하기 때문에 계산상 1/20000 이상^＊2의 분해능을 얻을수 있게 됩니다.

＊2. 사양상 개도검출센서의 정도 및 감속기구의 백 래쉬 등을 포함한 최종적인 분해능은 1/1000입니다.

● 실제 로터에는 톱니가 50개 있지만 알기 쉽도록 해설도에서는 로터의 톱니를 15개로 간략하게 하였습니다.