The speed regulation problem for permanent magnet synchronous motor (PMSM) is studied in this paper. Over the decades, the method of speed control for permanent magnet synchronous motor has been developed to improve speed control performance. Most of previous researches has been suggested that speed control algorithm of permanent magnet synchronous motor using only d-axis current and speed references. This paper presents both optimal control and disturbance based controller are used to improve speed control performance by using a feedback linearization scheme. In contrast with conventional research, control performance is highly improved by using three reference. Disturbance observer is used to estimate load torque and produce q-axis current reference. Then, three reference can be obtained from the equation of mechanical system. Speed controller is developed based on Linear Quadratic Regulator (LQR) and disturbance observer to compensate linearization error and control input regarded as a disturbance. The proposed control scheme is implemented in MATLAB & Simulink and control performance of proposed controller is compared with that of traditional PI controller. Experimental setup is designed to verify effectiveness of proposed algorithm and the performance is explained using experimental result.
본 눈문에서는 영구자석 동기전동기에 대한 속도제어 문제를 다루고 있다. 수십 년에 걸쳐 속도제어 성능을 개선시키기 위한 영구자석 동기전동기의 속도제어를 위한 방법들이 꾸준히 연구되어왔다. 그 동안의 연구는 d축 전류와 속도 지령만을 갖는 속도제어 알고리즘에 대한 연구가 대부분이다. 본 논문에서는 선형화 된 모델을 사용하여 외란관측기 기반 제어기와 최적제어를 결합한 제어방법을 사용함으로써 속도제어의 성능을 높이는 방법이 제안되었다. 또한 기존의 연구와는 반대로 3개의 지령을 사용함으로써 제어 성능을 높였다. q축 전류 지령을 생성하기 위하여 외란추정기를 이용하여 부하 토크를 추정했고, 기계 시스템의 운동방정식으로부터 3개의 지령을 제공해줄 수 있게 되었다. 속도 추종 제어를 하기 위해서 LQR제어기를 사용하였고, 선형화 오차와 제어입력을 추정하여 외란으로 간주되는 시스템 내의 선형화 오차와 제어입력을 상쇄하는데 외란관측기가 사용되었다. 제안된 제어 알고리즘은 MATLAB & Simulink 를 통해 시뮬레이션 되었고, PI제어기, LQR제어기와의 성능차이를 비교하였다. 제안된 알고리즘의 우수한 성능을 실험적으로 검증하기 위해서 실험 환경을 구성하였고 실험 결과로부터 제안된 제어 알고리즘에 대한 성능을 설명하였다.
