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KR102640645B1 - 왜란 관측기를 포함하는 반송 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

왜란 관측기를 포함하는 반송 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR102640645B1
KR102640645B1 KR1020220035485A KR20220035485A KR102640645B1 KR 102640645 B1 KR102640645 B1 KR 102640645B1 KR 1020220035485 A KR1020220035485 A KR 1020220035485A KR 20220035485 A KR20220035485 A KR 20220035485A KR 102640645 B1 KR102640645 B1 KR 102640645B1
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motor system
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최영재
양동훈
이병권
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세메스 주식회사
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Abstract

반송대차의 모터들 사이의 간섭을 최소화하기 위한 반송 시스템이 제공된다. 상기 반송 시스템은 제1 휠에 대응되고, 제1 전류값을 생성하는 제1 모터 제어기; 상기 제1 전류값을 기초로 이동하고, 이동에 따른 제1 위치값을 제공하는 제1 모터 시스템; 상기 제1 전류값과 상기 제1 위치값을 제공받아, 상기 제1 모터 시스템에 영향을 미치는 제1 왜란값을 산출하는 왜란 관측기; 제2 휠에 대응되고, 제2 전류값을 생성하는 제2 모터 제어기; 상기 제2 전류값과 상기 제1 왜란값을 기초로, 제2 보상 전류값을 생성하는 보상전류 생성기; 및 상기 제2 보상 전류값에 의해서 이동하고, 이동에 따른 제2 위치값을 제공하는 제2 모터 시스템을 포함한다.

Description

왜란 관측기를 포함하는 반송 시스템 및 그 제어 방법{Transport system including disturbance observer and control method thereof}
본 발명은 왜란 관측기를 포함하는 반송 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에서, 기판은 무인 운반 시스템을 통해 이송될 수 있다. 특히, 무인 운반 시스템은 클린룸의 천장 또는 바닥에 설치된 주행레일을 따라 이동 가능하게 구성된 반송대차(예를 들어, OHT(Overhead Hoist Transport), RGV(Rail Guided Vehicle) 등)를 포함할 수 있다. 반송대차의 운행 제어는 OCS(OHT Control Server) 장치와 같은 상위 제어 장치에 의해 제어될 수 있다.
한편, 반송대차의 전륜 모터와 후륜 모터는, 위치 지령을 통해서 별도로 제어될 수 있다. 전류 모터와 후륜 모터는 서로의 상태(예를 들어, 토크값)를 알지 못하는 상태에서, 위치 지령을 수행하기 위해서 서로에게 힘을 가할 수 있다. 즉, 반송대차의 모터들 사이에서 간섭 현상이 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 반송대차의 모터들 사이의 간섭을 최소화하기 위한 반송 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 반송대차의 모터들 사이의 간섭을 최소화하기 위한 반송 시스템의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 반송 시스템의 일 면(aspect)은, 제1 휠에 대응되고, 제1 전류값을 생성하는 제1 모터 제어기; 상기 제1 전류값을 기초로 이동하고, 이동에 따른 제1 위치값을 제공하는 제1 모터 시스템; 상기 제1 전류값과 상기 제1 위치값을 제공받아, 상기 제1 모터 시스템에 영향을 미치는 제1 왜란값을 산출하는 왜란 관측기; 제2 휠에 대응되고, 제2 전류값을 생성하는 제2 모터 제어기; 상기 제2 전류값과 상기 제1 왜란값을 기초로, 제2 보상 전류값을 생성하는 보상전류 생성기; 및 상기 제2 보상 전류값에 의해서 이동하고, 이동에 따른 제2 위치값을 제공하는 제2 모터 시스템을 포함한다.
상기 왜란 관측기는, 상기 제1 모터 시스템에 대응되는 제1 모델의 제1 역함수로서, 상기 제1 위치값을 입력받아 상기 제1 전류값과 상기 제1 왜란값의 합을 출력하는 제1 역함수와, 상기 제1 역함수에서 출력된 상기 합으로부터 상기 제1 전류값을 감산하여, 상기 제1 왜란값을 생성하는 제1 연산기를 포함한다.
상기 보상전류 생성기는, 상기 제2 전류값에서 상기 제1 왜란값을 감산하여 상기 제2 보상 전류값을 산출한다.
제어보드로부터 위치 지령을 제공받고, 상기 제1 모터 시스템으로부터 상기 제1 위치값을 피드백받아 제1 보상 위치값을 생성하는 제1 보상기를 더 포함하고, 상기 제1 모터 제어기는 상기 제1 보상 위치값에 대응되는 상기 제1 전류값을 생성한다.
제어보드로부터 위치 지령을 제공받고, 상기 제2 모터 시스템으로부터 상기 제2 위치값을 피드백받아 제2 보상 위치값을 생성하는 제2 보상기를 더 포함하고, 상기 제2 모터 제어기는 상기 제2 보상 위치값에 대응되는 상기 제2 전류값을 생성한다.
상기 제1 위치값을 피드백받아, 미분하여 제1 속도값을 생성하는 제1 미분기를 더 포함한다.
상기 제1 모터 제어기는, 제어보드로부터 위치 지령을 제공받아, 위치 지령에 대응되는 제1 속도 지령을 생성하는 위치 제어기와, 상기 제1 속도 지령에서 상기 제1 속도값을 감산하여 제1 보상 속도값을 생성하는 제3 보상기와, 상기 제1 보상 속도값에 대응되는 상기 제1 전류값을 생성하는 속도 제어기를 포함한다.
상기 위치 지령을 미분하여 제2 속도 지령을 생성하는 제2 미분기와, 상기 제2 모터 시스템으로부터 상기 제2 위치값을 피드백받아, 상기 제2 위치값을 미분하여 제2 속도값을 생성하는 제3 미분기와, 상기 제2 속도 지령과 상기 제2 속도값을 제공받아, 제2 보상 속도값을 생성하는 제4 보상기를 더 포함하고, 상기 제2 모터 제어기는 상기 제2 보상 속도값을 제공받고, 상기 제2 보상 속도값에 대응되는 상기 제2 전류값을 생성한다.
상기 제1 휠은 전륜이고, 상기 제2 휠은 후륜일 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 반송 시스템의 다른 면은, 제1 휠에 대응되고, 위치 지령과, 피드백된 제1 위치값을 제공받아, 보상 위치값을 생성하는 제1 보상기; 상기 보상 위치값에 대응되는 제1 전류값을 생성하는 제1 모터 제어기; 상기 제1 전류값에서 제2 왜란값을 감산하여 제1 보상 전류값을 생성하는 제1 보상전류 생성기; 상기 제1 보상 전류값을 기초로 이동하고, 이동에 따른 상기 제1 위치값을 제공하는 제1 모터 시스템; 상기 위치 지령을 미분하여 속도 지령을 생성하는 제1 미분기; 제2 휠에 대응되고, 상기 속도 지령과, 피드백된 속도값을 제공받아, 보상 속도값을 생성하는 제2 보상기; 상기 보상 속도값에 대응되는 제2 전류값을 생성하는 제2 모터 제어기; 상기 제2 전류값에서 제1 왜란값을 감산하여 제2 보상 전류값을 생성하는 제2 보상전류 생성기; 상기 제2 보상 전류값을 기초로 이동하고, 이동에 따른 제2 위치값을 제공하는 제2 모터 시스템; 및 상기 제2 위치값을 미분하여 상기 속도값을 생성하는 제2 미분기를 포함하고, 상기 제1 왜란값은 상기 제2 모터 시스템의 동작이 상기 제1 모터 시스템에 미치는 영향을 나타내고, 상기 제2 왜란값은 상기 제1 모터 시스템의 동작이 상기 제2 모터 시스템에 미치는 영향을 나타낸다.
상기 제1 왜란값을 생성하는 제1 왜란 관측기를 더 포함하고, 상기 제1 왜란 관측기는 상기 제1 모터 시스템에 대응되는 제1 모델의 제1 역함수를 포함한다.
상기 제2 왜란값을 생성하는 제2 왜란 관측기를 더 포함하고, 상기 제2 왜란 관측기는 상기 제2 모터 시스템에 대응되는 제2 모델의 제2 역함수를 포함한다.
상기 제1 휠은 전륜이고, 상기 제2 휠은 후륜일 수 있다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 반송 시스템의 제어 방법의 일 면은, 제1 휠에 대응되는 제1 모터 시스템과, 제2 휠에 대응되는 제2 모터 시스템을 포함하는 반송 시스템이 제공되고, 상기 제1 모터 시스템에 입력되는 제1 입력 전류값과, 상기 제1 입력 전류값을 기초로 상기 제1 모터 시스템이 이동된 결과인 제1 위치값을 획득하고, 상기 제1 위치값으로부터, 상기 제1 입력 전류값과 제1 왜란값의 합을 산출하고, 상기 제1 입력 전류값과 상기 제1 왜란값의 합으로부터, 상기 제1 입력 전류값을 감산하여 상기 제1 왜란값을 산출하고, 상기 제2 모터 시스템에, 상기 제1 왜란값만큼 감산된 제2 입력 전류값이 입력되는 것을 포함한다.
제어보드로부터 제공받은 위치 지령에서 상기 제1 위치값을 감산하여 제1 보상 위치값을 생성하는 것을 더 포함하고, 상기 제1 입력 전류값은 상기 제1 보상 위치값에 대응되는 전류값이다.
제어보드로부터 제공받은 위치 지령에서 상기 제2 모터 시스템의 제2 위치값을 감산하여 제2 보상 위치값을 생성하고, 상기 제2 보상 위치값에 대응되는 제2 전류값을 생성하는 것을 더 포함하고, 상기 제2 모터 시스템에 입력되는 상기 제2 입력 전류값은, 상기 제2 전류값에서 상기 제1 왜란값을 감산하여 생성된다.
제어보드로부터 제공받은 위치 지령을 미분하여 제2 속도 지령을 생성하고, 상기 제2 모터 시스템으로부터 피드백된 제2 위치값을 미분하여 제2 속도값을 생성하고, 상기 제2 속도 지령과 상기 제2 속도값을 제공받아, 제2 보상 속도값을 생성하고, 상기 제2 보상 위치값에 대응되는 제2 전류값을 생성하는 것을 더 포함하고, 상기 제2 모터 시스템에 입력되는 상기 제2 입력 전류값은, 상기 제2 전류값에서 상기 제1 왜란값을 감산하여 생성된다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반송 시스템에서 사용되는 반송대차를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반송 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 3의 제1 왜란 관측기를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반송 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 도 5의 제2 왜란 관측기를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 반송 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 반송 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 반송 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반송 시스템에서 사용되는 반송대차를 설명하기 위한 도면이다. 도 1은 반송대차를 위에서 바라본 평면도이고, 도 2는 반송대차가 레일을 따라 이동하는 것을 도시한 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 반송대차가 레일(50)을 따라, 진행방향(S1)을 향해 이동한다.
레일(50)은 반도체 제조 라인의 천장에 설치되거나, 천장에 결합된 프레임(미도시)에 설치될 수 있다. 레일(50)은 예를 들어, 2개의 레일이 서로 일정거리 이격되도록 배치될 수 있다. 레일(50)은 직선 및 곡선으로 다양한 형상으로 구현될 수 있다.
반송대차는 물품(미도시)을 픽업하고, 레일(50)을 따라 이송하면서 물품을 다양한 위치로 이송한다. 반송대차는 레일(50)을 통해서 전원을 공급받아 구동되거나, 반송대차 내부의 충전식 배터리를 이용하여 구동될 수 있다.
반송대차가 이송하는 물품은 웨이퍼 수납용기, 레티클 수납용기 등일 수 있다. 웨이퍼 수납용기의 예는 FOUP(Front　Opening Unified Pod)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 레티클 수납용기의 예는 POD일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이러한 반송대차는 바디(30) 상에 제1 휠(10) 및 제2 휠(20)이 설치된다. 반송대차의 진행방향(S1)을 기준으로 볼 때 제1 휠(10)은 전륜(front wheel)에 해당하고, 제2 휠(20)은 후륜(rear wheel)에 해당할 수 있다. 제1 모터(15)는 제1 휠(10)과 연결되어, 제1 휠(10)에 구동력을 제공할 수 있다. 제2 모터(25)는 제2 휠(20)과 연결되어, 제2 휠(20)에 구동력을 제공할 수 있다.
제1 모터(15)와 제2 모터(25)는 서로 독립적으로 토크를 만들어내고, 이러한 토크로 반송대차를 구동시킬 수 있다. 즉, 제1 모터(15)를 제어하는 제1 모터 제어기와, 제2 모터(25)를 제어하는 제2 모터 제어기는 서로의 상황을 모른다. 따라서, 하나의 모터(예를 들어, 제1 모터(15))에서 발생된 구동토크(도 2의 T) 중 대부분의 토크는 반송대차의 구동력으로 제공되지만, 일부 토크는 다른 모터(예를 들어, 제2 모터(25))의 왜란(도 2의 D)으로 제공된다. 제1 휠(10)과 제2 휠(20)이 레일(50)을 통해서 서로에게 영향을 줄 수 있기 때문이다.
본 발명의 몇몇 실시예에서는, 왜란 관측기(도 3의 150 참고)를 이용하여 다른 모터(예를 들어, 제2 모터(25))로 넘어가는 왜란을 예측하고, 이를 다른 모터의 제어에 미리 반영한다. 이와 같이 함으로써, 제1 모터(15)와 제2 모터(25)가 서로 싸우는 현상(또는 간섭 현상)을 방지할 수 있다.
이하에서 도 3 내지 도 9를 이용하여, 간섭 현상을 보상하는 제어 방법 및 시스템을 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반송 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 도 4는 도 3의 제1 왜란 관측기를 설명하기 위한 도면이다.
우선 도 3을 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반송 시스템은 제어보드(105), 제1 모터 제어기(110), 제1 보상기(112), 제1 모터 시스템(115), 제2 모터 제어기(120), 제2 보상기(122), 제2 모터 시스템(125), 제2 보상전류 생성기(128), 제1 왜란 관측기(150) 등을 포함한다.
구체적으로, 제어보드(105)는 위치 지령(PC)를 제공한다. 제어보드(105)는 반송대차를 제어하는 컴퓨팅 장치이다. 제어보드(105)는 예를 들어, 시간의 흐름에 따라 반송대차가 있어야 할 위치(또는 타겟 위치)를 지시하는 위치 프로파일을 제공할 수 있다.
제1 보상기(112), 제1 모터 제어기(110), 제1 모터 시스템(115)은 반송대차의 제1 휠(10)에 대응되는 구성으로, 제1 휠(10)을 제어 및 구동하기 위한 구성이다. 제2 보상기(122), 제2 모터 제어기(120), 제2 보상전류 생성기(128), 제2 모터 시스템(125)은 반송대차의 제2 휠(20)에 대응되는 구성으로, 제2 휠(20)을 제어 및 구동하기 위한 구성이다.
제1 보상기(112)는 위치 지령(PC)과, 피드백된 제1 위치값(y1)을 제공받아, 제1 보상 위치값(CPC1)을 생성한다. 제1 위치값(y1)는 제1 모터 시스템(115)에서 제공되는 위치값일 수 있다. 예를 들어, 제1 보상기(112)는 위치 지령(PC)에서 제1 위치값(y1)를 감산하여, 제1 보상 위치값(CPC1)을 산출할 수 있다.
제1 모터 제어기(110)는 제1 보상 위치값(CPC1)에 대응되는 제1 전류값(I1)을 생성한다. 제1 전류값(I1)은 제1 보상 위치값(CPC1)만큼 이동시킬 수 있는 이상적인 전류값일 수 있다.
제1 모터 시스템(115)은 제1 전류값(I1)(즉, 입력 전류값)을 기초로 이동한다. 또한, 제1 모터 시스템(115)은, 이동에 따른 제1 위치값(y1)을 제공한다. 제1 모터 시스템(115)는 실제 시스템(actual system)으로, 제1 휠(10)에 구동력을 제공하는 제1 모터(15)와 이와 관련된 부하(예를 들어, 반송대차의 부하)를 포함할 수 있다.
제1 왜란 관측기(150)는 제1 모터 시스템(115)에 영향을 미치는 제1 왜란값(Db1)을 산출한다. 제1 왜란값(Db1)은, 제2 모터(25)에서 발생된 구동토크 중 일부가 제1 모터(15)에 미치는 영향을 의미한다. 또는, 제2 모터 시스템(125)의 동작이 제1 모터 시스템(115)의 동작에 미치는 영향을 의미한다. 제1 휠(10)과 제2 휠(20)이 레일(50)을 통해서 서로 영향을 미칠 수 있기 때문에, 제1 왜란값(Db1)이 발생하게 된다. 제1 왜란 관측기(150)는 제1 모터 시스템(115)에 대응되는 제1 모델의 제1 역함수를 이용할 수 있다.
도 4를 이용하여 제1 왜란 관측기(150)의 구성을 구체적으로 설명한다.
제1 모터 시스템(115)은 함수 G1(x)로 모델링될 수 있다. 여기서, G1(x)는 실제 시스템을 수학식으로 표현한 것으로, 제1 모터(15) 및 관련 부하를 모델링하여 표현한 제1 모델일 수 있다.
제1 왜란 관측기(150)는 제1 모델의 제1 역함수(151)과, 제1 연산기(152)를 포함한다.
제1 역함수(151)는 G1-1(x)로 표현될 수 있다.
제1 모터 시스템(115)에 제1 전류값(I1)만 입력될 뿐이고 왜란이 전혀 없다면, G1(I1) = y1이므로 G1-1(y1) = I1가 될 것이다.
하지만, 제1 모터 시스템(115)에 제1 전류값(I1)이 입력되고 왜란이 영향을 미친다면, 제1 위치값(y1)은 왜란의 영향을 받은 값이기 때문에, G1(I1 + Db1) = y1 이고 G1-1(y1) = I1 + Db1 이 된다. 제1 위치값(y1)을 제1 역함수(151)에 입력하면, 제1 전류값(I1)과 제1 왜란값(Db1)의 합이 출력된다. 즉, 제1 역함수(151)의 결과값으로, 제1 전류값(I1)뿐만 아니라 제1 왜란값(Db1)이 같이 출력된다.
제1 연산기(152)는 제1 역함수(151)로부터 출력된 제1 전류값(I1)과 제1 왜란값(Db1)의 합(I1 + Db1)을 제공받고, 제1 모터 제어기(110)로부터 제1 전류값(I1)을 제공받는다. 제1 연산기(152)는 상기 합(I1 + Db1)에서 제1 전류값(I1)을 감산하여, 제1 왜란값(Db1)을 산출한다.
산출된 제1 왜란값(Db1)은 제2 모터 시스템(125)을 제어하는 데 사용된다.
한편, 다시 도 3을 참고하면, 제2 보상기(122)는 위치 지령(PC)과, 피드백된 제2 위치값(y2)를 제공받아, 제2 보상 위치값(CPC2)을 생성한다. 제2 위치값(y2)은 제2 모터 시스템(125)에서 제공되는 위치값일 수 있다. 예를 들어, 제2 보상기(122)는 위치 지령(PC)에서 제2 위치값(y2)를 감산하여, 제2 보상 위치값(CPC2)을 산출할 수 있다.
제2 모터 제어기(120)는 제2 보상 위치값(CPC2)에 대응되는 제2 전류값(I2)을 생성한다. 제2 전류값(I2)은 제2 보상 위치값(CPC2)만큼 이동시킬 수 있는 이상적인 전류값일 수 있다.
제2 보상전류 생성기(128)는 제2 전류값(I2)과 제1 왜란값(Db1)을 제공받고, 제2 보상 전류값(CI2)를 생성한다. 예를 들어, 제2 보상전류 생성기(128)는 제2 전류값(I2)에서 제1 왜란값(Db1)을 감산하여 제2 보상 전류값(CI2)를 생성할 수 있다.
제2 모터 시스템(125)은 제2 보상 전류값(CI2)(즉, 입력 전류값)을 기초로 이동한다. 또한, 이동에 따른 제2 위치값(y2)을 제공한다. 제2 모터 시스템(125)는 실제 시스템(actual system)으로, 제2 휠(20)에 구동력을 제공하는 제2 모터(25)와 이와 관련된 부하(예를 들어, 반송대차의 부하)를 포함할 수 있다.
전술한 것과 같이, 제1 왜란값(Db1)은, 제2 모터(25)에서 발생된 구동토크 중 일부가 제1 모터(15)에 미치는 영향이다. 따라서, 제2 모터 제어기(120)에서 생성된 전류값(I2)에서 미리 제1 왜란값(Db1)을 빼서 제2 보상 전류값(CI2)을 생성한 후, 제2 보상 전류값(CI2)을 제2 모터 시스템(125)에 제공한다. 이와 같이 하면, 제2 모터(25)에서 과도한 구동토크가 발생하지 않는다. 즉, 제2 모터(25)는 제1 모터(15)에 영향을 주지 않을 만큼의 구동토크를 생성한다.
결과적으로, 제1 모터(15)와 제2 모터(25)가 상호 간섭하는 것을 줄일 수 있다.
종래에는 제1 모터(15)와 제2 모터(25)의 상호 간섭하게 되면, 상호 간섭을 방지하기 위해 제1 모터(15) 및 제2 모터(25) 중 어느 하나를 오프(off)하거나, 제어기의 게인(gain)을 낮추어야 했다. 하지만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반송 시스템에 따르면 제1 모터(15)와 제2 모터(25)가 상호 간섭하지 않으므로, 성능의 극대화를 위해서 제어기의 대역폭(bandwidth)을 높이고, 게인(gain)을 높일 수 있다. 이에 따라, 제1 모터(15)와 제2 모터(25)의 성능을 최대로 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반송 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 도 6은 도 5의 제2 왜란 관측기를 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의상 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 3에 도시된 반송 시스템에서 제1 왜란 관측기(150)를 포함하는 데 반해, 도 5에 도시된 반송 시스템에서 제1 왜란 관측기(150)를 포함하지 않고, 제2 왜란 관측기(160)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반송 시스템은 제어보드(105), 제1 모터 제어기(110), 제1 보상기(112), 제1 모터 시스템(115), 제1 보상전류 생성기(118), 제2 모터 제어기(120), 제2 보상기(122), 제2 모터 시스템(125), 제2 왜란 관측기(160)를 포함한다.
제어보드(105)는 위치 지령(PC)를 제공한다.
제2 보상기(122)는 위치 지령(PC)과 피드백된 제2 위치값(y2)를 제공받아, 제2 보상 위치값(CPC2)을 생성한다. 제2 모터 제어기(120)는 제2 보상 위치값(CPC2)에 대응되는 제2 전류값(I2)을 생성한다. 제2 모터 시스템(125)은 제2 전류값(I2)을 기초로 이동한다. 또한, 제2 모터 시스템(125)은, 이동된 결과인 제2 위치값(y2)을 제공한다.
한편, 제2 왜란 관측기(160)는 제2 모터 시스템(125)에 영향을 미치는 제2 왜란값(Db2)을 산출한다. 제2 왜란값(Db2)은, 제1 모터(15)에서 발생된 구동토크 중 일부가 제2 모터(25)에 미치는 영향을 의미한다. 또는, 제1 모터 시스템(115)의 동작이 제2 모터 시스템(125)의 동작에 미치는 영향을 의미한다. 제1 휠(10)과 제2 휠(20)이 레일(50)을 통해서 서로 영향을 미칠 수 있기 때문에, 제2 왜란값(Db2)이 발생하게 된다. 제2 왜란 관측기(160)는 제2 모터 시스템(125)에 대응되는 제2 모델의 제2 역함수를 이용할 수 있다.
여기서, 도 6을 이용하여 제2 왜란 관측기(160)의 구성을 구체적으로 설명한다.
제2 모터 시스템(125)은 함수 G2(x)로 모델링될 수 있다. 여기서, G2(x)는 실제 시스템을 수학식으로 표현한 것으로, 제2 모터(25) 및 관련 부하를 모델링하여 표현한 제2 모델일 수 있다.
제2 왜란 관측기(160)는 제2 모델의 제2 역함수(161)과, 제2 연산기(162)를 포함한다.
제2 역함수(161)는 G2-1(x)로 표현될 수 있다.
제2 모터 시스템(125)에 제2 전류값(I2)만 입력될 뿐이고 왜란이 전혀 없다면, G2(I2) = y2이므로 G2-1(y2) = I2가 될 것이다.
하지만, 제2 모터 시스템(125)에 제2 전류값(I2)이 입력되고 왜란이 영향을 미친다면, 제2 위치값(y2)은 왜란의 영향을 받은 값이기 때문에, G2(I2 + Db2) = y2 이고 G2-1(y2) = I2 + Db2 가 된다. 제2 위치값(y2)을 제2 역함수(161)에 입력하면, 제2 전류값(I2)과 제2 왜란값(Db2)의 합이 출력된다. 즉, 제2 역함수(161)에서 제2 전류값(I2)뿐만 아니라 제2 왜란값(Db2)이 같이 출력된다.
제2 연산기(162)는 제2 역함수(161)로부터 제2 전류값(I2)과 제2 왜란값(Db2)의 합(I2 + Db2)을 제공받고, 제2 모터 제어기(120)로부터 제2 전류값(I2)을 제공받는다. 제2 연산기(162)는 상기 합(I2 + Db2)에서 제2 전류값(I2)을 감산하여, 제2 왜란값(Db2)을 산출한다.
산출된 제2 왜란값(Db2)은 제1 모터 시스템(115)을 제어하는 데 사용된다.
다시 도 5를 참고하면, 제1 보상기(112)는 위치 지령(PC)과 피드백된 제1 위치값(y1)를 제공받아, 제1 보상 위치값(CPC1)을 생성한다. 제1 모터 제어기(110)는 제1 보상 위치값(CPC1)에 대응되는 제1 전류값(I1)을 생성한다. 제1 보상전류 생성기(118)는 제1 전류값(I1)과 제2 왜란값(Db2)을 제공받고, 제1 전류값(I1)에서 제2 왜란값(Db2)을 감산하여 제1 보상 전류값(CI1)를 생성한다. 제1 모터 시스템(115)은 제1 보상 전류값(CI1)을 기초로 이동한다. 또한, 제1 모터 시스템(115)은, 이동된 결과인 제1 위치값(y1)을 제공한다.
제1 모터 제어기(110)에서 생성된 전류값(I1)에서 미리 제2 왜란값(Db2)을 빼서 제1 보상 전류값(CI1)을 생성한 후, 제1 보상 전류값(CI1)을 제1 모터 시스템(115)에 제공한다. 이와 같이 하면, 제1 모터(15)에서 과도한 구동토크가 발생하지 않는다. 즉, 제1 모터(15)는 제1 모터(25)에 영향을 주지 않을 만큼의 구동토크를 생성하고, 상호 간섭이 줄어들게 된다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 반송 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 설명의 편의상 도 3 내지 도 6을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반송 시스템은 제어보드(105), 제1 모터 제어기(110), 제1 보상기(112), 제1 모터 시스템(115), 제1 보상전류 생성기(118), 제2 모터 제어기(120), 제2 보상기(122), 제2 모터 시스템(125), 제2 보상전류 생성기(128), 제1 왜란 관측기(150), 제2 왜란 관측기(160) 등을 포함한다.
제어보드(105)는 위치 지령(PC)를 제공한다.
제1 보상기(112)는 위치 지령(PC)과 피드백된 제1 위치값(y1)를 제공받아, 제1 보상 위치값(CPC1)을 생성한다. 제1 모터 제어기(110)는 제1 보상 위치값(CPC1)에 대응되는 제1 전류값(I1)을 생성한다. 제1 보상전류 생성기(118)는 제1 전류값(I1)과 제2 왜란값(Db2)을 제공받고, 제1 전류값(I1)에서 제2 왜란값(Db2)을 감산하여 제1 보상 전류값(CI1)를 생성한다. 제1 모터 시스템(115)은 제1 보상 전류값(CI1)을 기초로 이동한다. 또한, 제1 모터 시스템(115)은, 이동된 결과인 제1 위치값(y1)을 제공한다.
제1 왜란 관측기(150)는 제1 모터 시스템(115)에 영향을 미치는 제1 왜란값(Db1)을 산출한다.
제2 보상기(122)는 위치 지령(PC)과 피드백된 제2 위치값(y2)를 제공받아, 제2 보상 위치값(CPC2)을 생성한다. 제2 모터 제어기(120)는 제2 보상 위치값(CPC2)에 대응되는 제2 전류값(I2)을 생성한다. 제2 보상전류 생성기(128)는 제2 전류값(I2)과 제1 왜란값(Db1)을 제공받고, 제2 전류값(I2)에서 제1 왜란값(Db1)을 감산하여 제2 보상 전류값(CI2)를 생성한다. 제2 모터 시스템(125)은 제2 보상 전류값(CI2)을 기초로 이동한다. 또한, 이동된 결과인 제2 위치값(y2)을 제공한다.
제2 왜란 관측기(160)는 제2 모터 시스템(125)에 영향을 미치는 제2 왜란값(Db2)을 산출한다.
이와 같이 함으로써, 제1 모터(15) 및 제2 모터(25)에서 과도한 구동토크가 발생하지 않는다. 즉, 제1 모터(15)는 제2 모터(25)에 영향을 주지 않을 만큼의 구동토크를 생성하고, 제2 모터(25)는 제1 모터(15)에 영향을 주지 않을 만큼의 구동토크를 생성한다. 결과적으로, 제1 모터(15)와 제2 모터(25)가 상호 간섭하는 것을 줄일 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 반송 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 설명의 편의상 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 3에 도시된 반송 시스템에서 제1 모터(15)는 위치 기준으로 제어되는 데 반해, 도 8에 도시된 반송 시스템에서 제1 모터(15)는 속도 기준으로 제어될 수 있다.
구체적으로 도 8의 반송시스템은 도 3의 제1 보상기(112)를 포함하지 않는다.
제1 모터 제어기(110)는 위치 제어기(110a), 속도 제어기(110b), 제4 보상기(110c)를 포함한다.
위치 제어기(110a)는 제어보드(105)로부터 위치 지령(PC)을 제공받아, 위치 지령(PC)에 대응되는 제1 속도 지령(VC1)을 생성한다. 위치 제어기(110a)는 위치 지령(PC)을 미분하여 제1 속도 지령(VC1)을 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 미분기(191)는 피드백된 제1 위치값(y1)을 미분하여 제1 속도값(V1)을 생성한다.
제4 보상기(110c)는 제1 속도 지령(VC1)과 제1 속도값(V1)을 제공받아 제1 보상 속도값(CVC1)을 생성한다. 제4 보상기(110c)는 제1 속도 지령(VC1)에서 제1 속도값(V1)을 감산하여 제1 보상 속도값(CVC1)을 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
속도 제어기(110b)는 제1 보상 속도값(CVC1)에 대응되는 제1 전류값(I1)을 생성한다.
한편, 제1 미분기(191)를 이용하는 것은, 도 3, 도 5 및 도 7의 시스템에도 적용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 반송 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 설명의 편의상 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 3에 도시된 반송 시스템에서 제2 모터(25)는 위치 기준으로 제어되는 데 반해, 도 9에 도시된 반송 시스템에서 제2 모터(25)는 속도 기준으로 제어된다.
구체적으로 도 3에 도시된 반송시스템에서 제2 보상기(122)는 위치 지령(PC)과 피드백되는 제2 위치값(y2)을 이용하여 제2 보상 위치값(CPC2)을 생성한다.
반면, 도 9에 도시된 반송 시스템에서, 제2 미분기(192)는 위치 지령(PC)을 미분하여 제2 속도 지령(VC2)을 생성하고, 제3 미분기(193)는 제2 위치값(y2)을 미분하여 제2 속도값(V2)을 생성한다.
이에 따라, 제3 보상기(123)는 제2 속도 지령(VC2)과 제2 속도값(V2)을 제공받아, 제2 보상 속도값(CVC2)을 생성한다. 제2 모터 제어기(120)는 제2 보상 속도값(CVC2)을 제공받고, 제2 보상 속도값(CVC2)에 대응되는 제2 전류값(I2)을 생성한다.
제2 보상전류 생성기(128)는 제2 전류값(I2)과 제1 왜란값(Db1)을 제공받고, 제2 전류값(I2)에서 제1 왜란값(Db1)을 감산하여 제2 보상 전류값(CI2)를 생성한다. 제2 모터 시스템(125)은 제2 보상 전류값(CI2)을 기초로 이동한다. 또한, 이동된 제2 위치값(y2)을 제공한다.
도시된 것과 달리, 제2 미분기(192) 및 제3 미분기(193)을 이용하는 것은, 도 5, 도 7 및 도 8을 이용하여 설명한 시스템에도 적용할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
105: 제어보드 110: 제1 모터 제어기
112: 제1 보상기 115: 제1 모터 시스템
120: 제2 모터 제어기 122: 제2 보상기
125: 제2 모터 시스템 128: 제2 보상전류 생성기
150: 제1 왜란 관측기 151: 제1 역함수
152: 제1 연산기 160: 제2 왜란 관측기
161: 제2 역함수 162: 제2 연산기
191: 제1 미분기 192: 제2 미분기
193: 제3 미분기

Claims (17)

  1. 제1 휠에 대응되고, 제1 전류값을 생성하는 제1 모터 제어기;
    상기 제1 전류값을 기초로 이동하고, 이동에 따른 제1 위치값을 제공하는 제1 모터 시스템;
    상기 제1 전류값과 상기 제1 위치값을 제공받아, 상기 제1 모터 시스템에 영향을 미치는 제1 왜란값을 산출하는 왜란 관측기;
    제2 휠에 대응되고, 제2 전류값을 생성하는 제2 모터 제어기;
    상기 제2 전류값과 상기 제1 왜란값을 기초로, 제2 보상 전류값을 생성하는 보상전류 생성기; 및
    상기 제2 보상 전류값에 의해서 이동하고, 이동에 따른 제2 위치값을 제공하는 제2 모터 시스템을 포함하는, 반송 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 왜란 관측기는,
    상기 제1 모터 시스템에 대응되는 제1 모델의 제1 역함수로서, 상기 제1 위치값을 입력받아 상기 제1 전류값과 상기 제1 왜란값의 합을 출력하는 제1 역함수와,
    상기 제1 역함수에서 출력된 상기 합으로부터 상기 제1 전류값을 감산하여, 상기 제1 왜란값을 생성하는 제1 연산기를 포함하는, 반송 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보상전류 생성기는, 상기 제2 전류값에서 상기 제1 왜란값을 감산하여 상기 제2 보상 전류값을 산출하는, 반송 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    제어보드로부터 위치 지령을 제공받고, 상기 제1 모터 시스템으로부터 상기 제1 위치값을 피드백받아 제1 보상 위치값을 생성하는 제1 보상기를 더 포함하고,
    상기 제1 모터 제어기는 상기 제1 보상 위치값에 대응되는 상기 제1 전류값을 생성하는, 반송 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    제어보드로부터 위치 지령을 제공받고, 상기 제2 모터 시스템으로부터 상기 제2 위치값을 피드백받아 제2 보상 위치값을 생성하는 제2 보상기를 더 포함하고,
    상기 제2 모터 제어기는 상기 제2 보상 위치값에 대응되는 상기 제2 전류값을 생성하는, 반송 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 위치값을 피드백받아, 미분하여 제1 속도값을 생성하는 제1 미분기를 더 포함하는, 반송 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제1 모터 제어기는,
    제어보드로부터 위치 지령을 제공받아, 위치 지령에 대응되는 제1 속도 지령을 생성하는 위치 제어기와,
    상기 제1 속도 지령에서 상기 제1 속도값을 감산하여 제1 보상 속도값을 생성하는 제3 보상기와,
    상기 제1 보상 속도값에 대응되는 상기 제1 전류값을 생성하는 속도 제어기를 포함하는, 반송 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    제어보드로부터 제공받은 위치 지령을 미분하여 제2 속도 지령을 생성하는 제2 미분기와,
    상기 제2 모터 시스템으로부터 상기 제2 위치값을 피드백받아, 상기 제2 위치값을 미분하여 제2 속도값을 생성하는 제3 미분기와,
    상기 제2 속도 지령과 상기 제2 속도값을 제공받아, 제2 보상 속도값을 생성하는 제4 보상기를 더 포함하고,
    상기 제2 모터 제어기는 상기 제2 보상 속도값을 제공받고, 상기 제2 보상 속도값에 대응되는 상기 제2 전류값을 생성하는, 반송 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 휠은 전륜이고, 상기 제2 휠은 후륜인, 반송 시스템.
  10. 제1 휠에 대응되고, 위치 지령과, 피드백된 제1 위치값을 제공받아, 보상 위치값을 생성하는 제1 보상기;
    상기 보상 위치값에 대응되는 제1 전류값을 생성하는 제1 모터 제어기;
    상기 제1 전류값에서 제2 왜란값을 감산하여 제1 보상 전류값을 생성하는 제1 보상전류 생성기;
    상기 제1 보상 전류값을 기초로 이동하고, 이동에 따른 상기 제1 위치값을 제공하는 제1 모터 시스템;
    상기 위치 지령을 미분하여 속도 지령을 생성하는 제1 미분기;
    제2 휠에 대응되고, 상기 속도 지령과, 피드백된 속도값을 제공받아, 보상 속도값을 생성하는 제2 보상기;
    상기 보상 속도값에 대응되는 제2 전류값을 생성하는 제2 모터 제어기;
    상기 제2 전류값에서 제1 왜란값을 감산하여 제2 보상 전류값을 생성하는 제2 보상전류 생성기;
    상기 제2 보상 전류값을 기초로 이동하고, 이동에 따른 제2 위치값을 제공하는 제2 모터 시스템; 및
    상기 제2 위치값을 미분하여 상기 속도값을 생성하는 제2 미분기를 포함하고,
    상기 제1 왜란값은 상기 제2 모터 시스템의 동작이 상기 제1 모터 시스템에 미치는 영향을 나타내고,
    상기 제2 왜란값은 상기 제1 모터 시스템의 동작이 상기 제2 모터 시스템에 미치는 영향을 나타내는, 반송 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 왜란값을 생성하는 제1 왜란 관측기를 더 포함하고, 상기 제1 왜란 관측기는 상기 제1 모터 시스템에 대응되는 제1 모델의 제1 역함수를 포함하는, 반송 시스템.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제2 왜란값을 생성하는 제2 왜란 관측기를 더 포함하고, 상기 제2 왜란 관측기는 상기 제2 모터 시스템에 대응되는 제2 모델의 제2 역함수를 포함하는, 반송 시스템.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 휠은 전륜이고, 상기 제2 휠은 후륜인, 반송 시스템.
  14. 제1 휠에 대응되는 제1 모터 시스템과, 제2 휠에 대응되는 제2 모터 시스템을 포함하는 반송 시스템이 제공되고,
    상기 제1 모터 시스템에 입력되는 제1 입력 전류값과, 상기 제1 입력 전류값을 기초로 상기 제1 모터 시스템이 이동된 결과인 제1 위치값을 획득하고,
    상기 제1 위치값으로부터, 상기 제1 입력 전류값과 제1 왜란값의 합을 산출하고,
    상기 제1 입력 전류값과 상기 제1 왜란값의 합으로부터, 상기 제1 입력 전류값을 감산하여 상기 제1 왜란값을 산출하고,
    상기 제2 모터 시스템에, 상기 제1 왜란값만큼 감산된 제2 입력 전류값이 입력되는 것을 포함하는, 반송 시스템의 제어 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    제어보드로부터 제공받은 위치 지령에서 상기 제1 위치값을 감산하여 제1 보상 위치값을 생성하는 것을 더 포함하고,
    상기 제1 입력 전류값은 상기 제1 보상 위치값에 대응되는 전류값인, 반송 시스템의 제어 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    제어보드로부터 제공받은 위치 지령에서 상기 제2 모터 시스템의 제2 위치값을 감산하여 제2 보상 위치값을 생성하고,
    상기 제2 보상 위치값에 대응되는 제2 전류값을 생성하는 것을 더 포함하고,
    상기 제2 모터 시스템에 입력되는 상기 제2 입력 전류값은, 상기 제2 전류값에서 상기 제1 왜란값을 감산하여 생성되는, 반송 시스템의 제어 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    제어보드로부터 제공받은 위치 지령을 미분하여 제2 속도 지령을 생성하고,
    상기 제2 모터 시스템으로부터 피드백된 제2 위치값을 미분하여 제2 속도값을 생성하고,
    상기 제2 속도 지령과 상기 제2 속도값을 제공받아, 제2 보상 속도값을 생성하고,
    상기 제2 보상 속도값에 대응되는 제2 전류값을 생성하는 것을 더 포함하고,
    상기 제2 모터 시스템에 입력되는 상기 제2 입력 전류값은, 상기 제2 전류값에서 상기 제1 왜란값을 감산하여 생성되는, 반송 시스템의 제어 방법.
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