매입형 영구자석 동기전동기의 적분기가 포함된 최적 속도 제어

Optimal Speed Control Including Integrator for Interior Permanent Magnet Synchronous Motor

산업현장에서 PI 제어는 설계가 쉬우며 간편히 사용할 수 있는 장점이 있다. 최적 이론은 선형 시스템에서 비용함수를 최소로 하는 해를 구하는 이론이다. 비용함수는 에너지 소모와 상태 오차 등의 항을 각각 제곱하여 더해 구성한다. 최적제어기는 최적의 해를 상태 피드백 제어기의 이득으로 사용하여 제어기를 구성한다. PI 제어기의 구조와 적분기가 포함된 최적제어기의 구조가 동일함을 보이고 최적제어기의 이득을 감쇠비와 고유진동수로 표현하여 이득 설정의 적절함과 제어기의 적용 결과를 간단히 판단할 수 있다. IPMSM의 속도를 제어하기 위해 제안하는 제어기를 사용하여 속도 추종 성능은 0.1 [%] 이내의 정상상태 추종 오차를 가짐을 확인할 수 있다.

In industrial settings, PI control offers the advantages of easy design and convenient implementation. Optimal theory is a framework for finding solutions that minimize a cost function in linear systems. The cost function is composed by summing the squares of terms such as energy consumption and state error. An optimal controller uses the optimal solution as the gain of a state feedback controller. It is shown that the structure of a PI controller is identical to that of an optimal controller with an integrator. By expressing the optimal controller’s gain in terms of damping ratio and natural frequency, the appropriateness of gain settings and the effectiveness of the controller can be easily evaluated. Using the proposed controller to regulate the speed of an IPMSM confirms that the steady-state speed tracking error remains within 0.1 [%].