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KR20240023795A - Pressure control apparatus - Google Patents

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KR20240023795A
KR20240023795A KR1020220101923A KR20220101923A KR20240023795A KR 20240023795 A KR20240023795 A KR 20240023795A KR 1020220101923 A KR1020220101923 A KR 1020220101923A KR 20220101923 A KR20220101923 A KR 20220101923A KR 20240023795 A KR20240023795 A KR 20240023795A
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negative pressure
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KR1020220101923A
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문형필
하윤우
박찬용
도명윤
최혁렬
구자춘
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성균관대학교산학협력단
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

본 발명은 압력 제어 장치에 관한 것으로서, 펌프와, 펌프의 토출구와 연결되는 양압라인과, 펌프의 흡입구와 연결되는 음압라인과, 양압라인에 연결되고, 양압라인을 통해 출력되는 양압의 크기를 조절하는 양압조절유닛 및 음압라인에 연결되고, 음압라인을 통해 출력되는 음압의 크기를 조절하는 음압조절유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a pressure control device, which controls the size of a pump, a positive pressure line connected to the discharge port of the pump, a negative pressure line connected to the inlet of the pump, and a positive pressure line connected to the positive pressure line and output through the positive pressure line. It is connected to a positive pressure control unit and a negative pressure line, and includes a negative pressure control unit that adjusts the size of the negative pressure output through the negative pressure line.

Description

압력 제어 장치{PRESSURE CONTROL APPARATUS}PRESSURE CONTROL APPARATUS}

본 발명은 압력 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 공압 펌프만으로 액추에이터의 동작에 필요한 양압 및 음압을 생성할 수 있는 압력 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure control device, and more specifically, to a pressure control device that can generate positive and negative pressures necessary for the operation of an actuator with only one pneumatic pump.

종래의 공압 펌프를 활용한 압력 제어 시스템은 펌프의 토출 혹은 흡입 둘 중 하나만을 사용하여 양압 혹은 음압을 생성한다. 따라서 양압과 음압을 동시에 활용하려면 최소 두 대의 공압 펌프가 필요하고, 이에 따라 요구되는 시스템의 부피와 무게가 커지게 된다. 한편, 단일 공압 펌프만을 활용하고자 하는 경우, 양압과 음압은 결합된 시스템으로 한쪽의 변화가 다른 쪽에 영향을 주어 정확한 제어가 어렵다. 또한, 공압 펌프만을 이용하여 순간적으로 큰 양압 생성을 위해서는 양압만을 위해 사용되는 큰 크기의 고유량 공압 펌프가 필요하고, 이 또한 요구되는 시스템의 부피와 무게가 커지게 하는 원인이 된다.A pressure control system utilizing a conventional pneumatic pump generates positive or negative pressure using only either the discharge or suction of the pump. Therefore, to utilize positive and negative pressure simultaneously, at least two pneumatic pumps are required, which increases the volume and weight of the required system. On the other hand, if you want to use only a single pneumatic pump, positive pressure and negative pressure are a combined system, and changes in one affect the other, making accurate control difficult. In addition, in order to instantly generate a large positive pressure using only a pneumatic pump, a large-sized, high-flow pneumatic pump used only for positive pressure is required, which also causes the volume and weight of the required system to increase.

본 발명의 배경기술은 대한민국 특허공개공보 제10-2016-0077524호(2016.07.04 공개, 발명의 명칭: 유량과 압력을 동시에 제어하는 인버터 내장형 급수펌프 시스템)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2016-0077524 (published on July 4, 2016, title of the invention: Inverter-embedded water pump system that simultaneously controls flow rate and pressure).

본 발명은 하나의 공압 펌프만으로 액추에이터의 동작에 필요한 양압 및 음압을 생성할 수 있는 압력 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The purpose of the present invention is to provide a pressure control device that can generate positive and negative pressures necessary for the operation of an actuator with only one pneumatic pump.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 압력 제어 장치는: 펌프; 상기 펌프의 토출구와 연결되는 양압라인; 상기 펌프의 흡입구와 연결되는 음압라인; 상기 양압라인에 연결되고, 상기 양압라인을 통해 출력되는 양압의 크기를 조절하는 양압조절유닛; 및 상기 음압라인에 연결되고, 상기 음압라인을 통해 출력되는 음압의 크기를 조절하는 음압조절유닛;을 포함한다.In order to solve the above problems, the pressure control device according to the present invention includes: a pump; A positive pressure line connected to the discharge port of the pump; A negative pressure line connected to the inlet of the pump; a positive pressure control unit connected to the positive pressure line and controlling the size of positive pressure output through the positive pressure line; And a sound pressure control unit connected to the sound pressure line and adjusting the size of the sound pressure output through the sound pressure line.

또한, 상기 양압조절유닛은, 상기 양압라인에 연결되는 양압밸브; 및 상기 양압밸브의 동작을 제어하는 양압프로세서;를 포함한다.In addition, the positive pressure control unit includes: a positive pressure valve connected to the positive pressure line; and a positive pressure processor that controls the operation of the positive pressure valve.

또한, 상기 양압밸브는 상기 양압라인과 외부 대기의 사이에 배치된다.Additionally, the positive pressure valve is disposed between the positive pressure line and the external atmosphere.

또한, 상기 양압밸브는 비례제어밸브이다.Additionally, the positive pressure valve is a proportional control valve.

또한, 상기 양압프로세서는, 목표 양압과 상기 양압라인을 통해 출력되는 양압의 차이를 기초로 제1양압신호를 출력하는 양압제어기; 상기 음압라인으로부터 출력되는 음압의 변화에 따라 발생되는 외란을 추정하는 양압외란관측부; 및 상기 양압제어기로부터 출력된 상기 제1양압신호에서 상기 양압외란관측부로부터 추정된 상기 외란을 제거하여 제2양압신호를 출력하는 양압외란제거부;를 더 포함한다.In addition, the positive pressure processor includes: a positive pressure controller that outputs a first positive pressure signal based on the difference between the target positive pressure and the positive pressure output through the positive pressure line; a positive pressure disturbance observation unit that estimates disturbance generated according to a change in sound pressure output from the negative pressure line; and a positive pressure disturbance removal unit that removes the disturbance estimated from the positive pressure disturbance observation unit from the first positive pressure signal output from the positive pressure controller and outputs a second positive pressure signal.

또한, 상기 음압조절유닛은, 상기 음압라인에 연결되는 음압밸브; 및 상기 음압밸브의 동작을 제어하는 음압프로세서;를 포함한다.In addition, the negative pressure control unit includes a negative pressure valve connected to the negative pressure line; And a negative pressure processor that controls the operation of the negative pressure valve.

또한, 상기 음압밸브는 상기 음압라인과 외부 대기의 사이에 배치된다.Additionally, the negative pressure valve is disposed between the negative pressure line and the external atmosphere.

또한, 상기 음압밸브는 비례제어밸브이다.Additionally, the negative pressure valve is a proportional control valve.

또한, 상기 음압프로세서는, 목표 음압과 상기 음압라인을 통해 출력되는 음압의 차이를 기초로 제1음압신호를 출력하는 음압제어기; 상기 양압라인으로부터 출력되는 양압의 변화에 따라 발생되는 외란을 추정하는 음압외란관측부; 및 상기 음압제어기로부터 출력된 상기 제1음압신호에서 상기 음압외란관측부로부터 추정된 상기 외란을 제거하여 제2음압신호를 출력하는 음압외란보상기;를 더 포함한다.In addition, the sound pressure processor includes a sound pressure controller that outputs a first sound pressure signal based on the difference between the target sound pressure and the sound pressure output through the sound pressure line; a negative pressure disturbance observation unit that estimates disturbance generated according to changes in positive pressure output from the positive pressure line; And a sound pressure disturbance compensator for outputting a second sound pressure signal by removing the disturbance estimated from the sound pressure disturbance observation unit from the first sound pressure signal output from the sound pressure controller.

또한, 상기 양압라인을 통해 출력되는 양압의 크기를 증폭시키는 양압부스팅유닛;을 더 포함한다.In addition, it further includes a positive pressure boosting unit that amplifies the magnitude of the positive pressure output through the positive pressure line.

또한, 상기 양압부스팅유닛은, 압축 공기를 저장하는 압력저장탱크; 상기 양압라인과 상기 압력저장탱크의 사이에 연결되는 부스팅밸브; 및 목표 양압과 상기 양압라인을 통해 출력되는 양압을 기초로 상기 부스팅밸브의 동작을 제어하는 부스팅프로세서;를 포함한다.In addition, the positive pressure boosting unit includes a pressure storage tank for storing compressed air; A boosting valve connected between the positive pressure line and the pressure storage tank; and a boosting processor that controls the operation of the boosting valve based on the target positive pressure and the positive pressure output through the positive pressure line.

또한, 상기 부스팅프로세서는 상기 양압라인을 통해 출력되는 양압이 상기 목표 양압 대비 설정 비율 미만인 경우, 상기 부스팅밸브를 개방한다.Additionally, the boosting processor opens the boosting valve when the positive pressure output through the positive pressure line is less than a set ratio compared to the target positive pressure.

본 발명에 따른 압력 제어 장치는 단일한 펌프만으로 액추에이터에 요구되는 양압 및 음압을 동시에 제어할 수 있음에 따라 전체 시스템의 부피 및 무게를 줄일 수 있다.The pressure control device according to the present invention can simultaneously control the positive and negative pressures required for the actuator with only a single pump, thereby reducing the volume and weight of the entire system.

또한, 본 발명에 따른 압력 제어 장치는 양압프로세서 및 음압프로세서가 각각 양압 시스템 및 음압 시스템이 서로에게 미치는 외란의 영향을 제거함으로써 보다 정확한 압력 추종 성능을 확보할 수 있다.In addition, the pressure control device according to the present invention can secure more accurate pressure tracking performance by removing the influence of disturbances on the positive pressure system and the negative pressure system, respectively, by the positive pressure processor and the negative pressure processor.

또한, 또한, 본 발명에 따른 압력 제어 장치는 양압부스팅유닛에 의해 단일한 펌프만으로 충당하기 어려운 양압이 요구되는 경우에도 목표 양압을 달성할 수 있다.In addition, the pressure control device according to the present invention can achieve the target positive pressure by using the positive pressure boosting unit even when a positive pressure that is difficult to meet with a single pump is required.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 계통도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양압조절유닛과 음압조절유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 제어선도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양압프로세서의 압력 추종 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음압프로세서의 압력 추종 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스팅프로세서의 작동 과정을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 6, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 양압부스팅유닛의 유무에 따른 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of a pressure control device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a control diagram schematically showing the configuration of a positive pressure control unit and a negative pressure control unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the results of a pressure tracking experiment of a positive pressure processor according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the results of a pressure tracking experiment of a negative pressure processor according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flowchart schematically showing the operating process of the boosting processor according to an embodiment of the present invention.
Figures 6 and 7 are graphs showing experimental results depending on the presence or absence of a positive pressure boosting unit according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 압력 제어 장치의 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a pressure control device according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawing may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

또한, 본 명세서에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 접속)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(또는 구비)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 "포함(또는 구비)"할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, in this specification, when a part is said to be "connected (or connected)" to another part, this does not only mean that it is "directly connected (or connected)" but also "connected (or connected)" with another member in between. Also includes cases where there is an “indirect connection (or connection).” In this specification, when a part is said to “include (or include)” a certain component, this does not exclude other components, unless specifically stated to the contrary, but rather “includes (or includes)” other components. It means you can do it.

본 명세서에서 "유닛" 혹은 "부"는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "유닛" 혹은 복수의 "부"는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 "유닛" 혹은 "부"를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.In this specification, a “unit” or “unit” performs at least one function or operation, and may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. Additionally, a plurality of “units” or a plurality of “units” may be integrated into at least one module and implemented with at least one processor, except for “units” or “units” that need to be implemented with specific hardware.

또한, 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다. 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 특정 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 그 부호들은 다른 도면을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 특정 도면에 참조 부호가 표시되지 않은 부분이 있더라도, 그 부분은 다른 도면들을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 본 출원의 도면들에 포함된 세부 구성요소들의 개수, 형상, 크기 및 크기의 상대적인 차이 등은 이해의 편의를 위해 설정된 것으로서, 실시예들을 제한하지 않으며 다양한 형태로 구현될 수 있다.Additionally, the same reference numerals may refer to the same components throughout this specification. Even if the same or similar reference signs are not mentioned or explained in a particular drawing, the numbers may be explained based on other drawings. Additionally, even if there are parts that are not indicated by reference signs in a specific drawing, those parts can be explained based on other drawings. In addition, the number, shape, size, and relative differences in size of detailed components included in the drawings of the present application are set for convenience of understanding, do not limit the embodiments, and may be implemented in various forms.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 제어 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 계통도이다.1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of a pressure control device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 제어 장치(1)는 펌프(100), 양압라인(200), 음압라인(300), 양압조절유닛(400), 음압조절유닛(500), 양압부스팅유닛(600)을 포함한다.Referring to Figure 1, the pressure control device 1 according to an embodiment of the present invention includes a pump 100, a positive pressure line 200, a negative pressure line 300, a positive pressure control unit 400, and a negative pressure control unit 500. ), including a positive pressure boosting unit 600.

펌프(100)는 외부로부터 전원을 인가받아 압력을 생성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프(100)는 흡입구를 통해 공기를 흡입하고, 흡입된 압축하여 토출구를 통해 토출하는 다양한 종류의 공압 펌프로 예시될 수 있다. 펌프(100)의 정격 토크는 DC 12V, 정격 출력은 36W, 최대 음압은 -80kPa, 최대 양압은 390kPa으로 설정될 수 있다.The pump 100 receives power from the outside and generates pressure. The pump 100 according to an embodiment of the present invention may be exemplified by various types of pneumatic pumps that suck air through an intake port, compress the sucked air, and discharge it through a discharge port. The rated torque of the pump 100 can be set to DC 12V, rated output to 36W, maximum negative pressure to -80kPa, and maximum positive pressure to 390kPa.

양압라인(200)은 펌프(100)의 토출구와 연결되고, 펌프(100)의 구동에 연동되어 양압을 출력한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 양압라인(200)은 내부가 비어있는 관의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 양압라인(200)은 일측이 펌프(100)의 토출구와 연결되고, 타측이 모터, 실린더 등 다양한 종류의 액추에이터(미도시)와 연결된다. 양압라인(200)은 내부로 펌프(100)의 토출구로부터 토출되는 공기가 유입됨에 따라 내부에 양압이 형성된다. 이 경우, 양압라인(200)의 내부에 형성된 양압의 크기는 대기압보다 클 수 있다. 양압라인(200)의 내부에 형성된 양압은 양압라인(200)의 타측을 통해 액추에이터로 전달될 수 있다.The positive pressure line 200 is connected to the discharge port of the pump 100 and outputs positive pressure in conjunction with the operation of the pump 100. The positive pressure line 200 according to an embodiment of the present invention may be formed to have the shape of a tube with an empty interior. One side of the positive pressure line 200 is connected to the discharge port of the pump 100, and the other side is connected to various types of actuators (not shown) such as motors and cylinders. Positive pressure is formed inside the positive pressure line 200 as air discharged from the discharge port of the pump 100 flows into the positive pressure line 200. In this case, the magnitude of positive pressure formed inside the positive pressure line 200 may be greater than atmospheric pressure. The positive pressure formed inside the positive pressure line 200 may be transmitted to the actuator through the other side of the positive pressure line 200.

양압라인(200)에는 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압의 크기를 측정하는 제1압력센서(210) 및 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압의 유량을 측정하는 유량센서(220)가 추가로 설치될 수 있다. 또한, 양압라인(200)에는 양압라인(200)을 따라 유동하는 공기의 역류가 방지되도록 체크밸브(230)가 추가로 설치될 수 있다.The positive pressure line 200 includes a first pressure sensor 210 that measures the magnitude of the positive pressure output through the positive pressure line 200 and a flow sensor 220 that measures the flow rate of the positive pressure output through the positive pressure line 200. Can be installed additionally. Additionally, a check valve 230 may be additionally installed in the positive pressure line 200 to prevent backflow of air flowing along the positive pressure line 200.

음압라인(300)은 펌프(100)의 흡입구와 연결되고, 펌프(100)의 구동에 연동되어 읍압을 출력한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 음압라인(300)은 내부가 비어있는 관의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 음압라인(300)은 일측이 펌프(100)의 흡구와 연결되고, 타측이 모터, 실린더 등 다양한 종류의 액추에이터(미도시)와 연결된다. 음압라인(300)은 내부를 유동하는 공기가 펌프(100)의 흡입구로 흡입됨에 따라 내부에 음압이 형성된다. 이 경우, 양압라인(200)의 내부에 형성된 음압의 크기는 대기압보다 작을 수 있다. 음압라인(300)의 내부에 형성된 음압은 음압라인(300)의 타측을 통해 액추에이터로 전달될 수 있다.The negative pressure line 300 is connected to the suction port of the pump 100 and outputs negative pressure in conjunction with the operation of the pump 100. The negative pressure line 300 according to an embodiment of the present invention may be formed to have the shape of a tube with an empty interior. One side of the negative pressure line 300 is connected to the inlet of the pump 100, and the other side is connected to various types of actuators (not shown) such as motors and cylinders. Negative pressure is formed inside the negative pressure line 300 as air flowing therein is sucked into the suction port of the pump 100. In this case, the magnitude of the negative pressure formed inside the positive pressure line 200 may be smaller than atmospheric pressure. The sound pressure formed inside the sound pressure line 300 may be transmitted to the actuator through the other side of the sound pressure line 300.

음압라인(300)에는 음압라인(300)을 통해 출력되는 음압의 크기를 측정하는 제2압력센서(310)가 추가로 설치될 수 있다.A second pressure sensor 310 that measures the amount of sound pressure output through the sound pressure line 300 may be additionally installed in the sound pressure line 300.

양압조절유닛(400)은 양압라인(200)에 연결되고, 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압의 크기를 조절한다.The positive pressure control unit 400 is connected to the positive pressure line 200 and adjusts the size of the positive pressure output through the positive pressure line 200.

본 발명의 일 실시예에 따른 양압조절유닛(400)은 양압밸브(410), 양압프로세서(420)를 포함한다.The positive pressure control unit 400 according to an embodiment of the present invention includes a positive pressure valve 410 and a positive pressure processor 420.

양압밸브(410)는 양압라인(200)에 연결되어 양압라인(200)의 내부에 형성된 양압의 크기를 조절한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 양압밸브(410)는 전압 또는 전류의 크기에 비례하여 개폐 정도가 조절되는 전자식 비례제어밸브로 예시될 수 있다. 양압밸브(410)는 양압라인(200)과 외부 대기의 사이에 배치될 수 있다. 즉, 양압밸브(410)는 일측이 양압라인(200)과 연결되고, 타측이 외부 대기와 연통되도록 설치될 수 있다. 이에 따라 양압밸브(410)는 개폐 동작에 의해 양압라인(200)으로부터 외부 대기중으로 배출되는 공기의 양을 조절함으로써 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압의 크기를 조절할 수 있다.The positive pressure valve 410 is connected to the positive pressure line 200 and adjusts the size of the positive pressure formed inside the positive pressure line 200. The positive pressure valve 410 according to an embodiment of the present invention may be exemplified as an electronic proportional control valve whose opening and closing degree is adjusted in proportion to the magnitude of voltage or current. The positive pressure valve 410 may be disposed between the positive pressure line 200 and the external atmosphere. That is, the positive pressure valve 410 may be installed so that one side is connected to the positive pressure line 200 and the other side is in communication with the external atmosphere. Accordingly, the positive pressure valve 410 can adjust the size of the positive pressure output through the positive pressure line 200 by controlling the amount of air discharged from the positive pressure line 200 to the external atmosphere through the opening and closing operation.

양압프로세서(420)는 양압밸브(410)와 연결되어 양압밸브(410)의 개폐 동작을 전반적으로 제어한다. 양압프로세서(420)는 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Control Unit), 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), 프로세서(Processor) 또는 SoC(System on Chip)로 구현될 수 있으며, 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 양압프로세서(420)는 메모리에 저장된 적어도 하나의 명령을 실행시키고, 그 실행 결과 데이터를 메모리에 저장하도록 구성될 수 있다. The positive pressure processor 420 is connected to the positive pressure valve 410 and generally controls the opening and closing operation of the positive pressure valve 410. The positive pressure processor 420 may be implemented as an electronic control unit (ECU), a central processing unit (CPU), a processor, or a system on chip (SoC), and may be implemented using an operating system or application. By operating it, a plurality of hardware or software components can be controlled, and various data processing and calculations can be performed. The positive pressure processor 420 may be configured to execute at least one command stored in a memory and store execution result data in the memory.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양압조절유닛과 음압조절유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 제어선도이다.Figure 2 is a control diagram schematically showing the configuration of a positive pressure control unit and a negative pressure control unit according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양압프로세서(420)는 양압제어기(421), 양압외란관측부(422), 양압외란제거부(423)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the positive pressure processor 420 according to an embodiment of the present invention includes a positive pressure controller 421, a positive pressure disturbance observation unit 422, and a positive pressure disturbance removal unit 423.

양압제어기(421)는 사용자에 의해 입력되는 목표 양압과, 제1압력센서(210)에 의해 측정된 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압(P1)의 차이를 기초로 제1양압신호(u1)를 출력한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 양압제어기(421)는 비례 제어에 따라 현재 상태에서의 오차값(ERROR)의 크기에 비례한 제어를 수행하고, 적분 제어에 따라 정상 상태(Steady-State)에서 오차를 감소시키는 제어를 수행하며, 미분 제어에 따라 급격한 변화를 방지하여 오버 슈트(Overshoot)를 감소시키는 제어를 수행하는 PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어기로 예시될 수 있다.The positive pressure controller 421 generates a first positive pressure signal (u1) based on the difference between the target positive pressure input by the user and the positive pressure (P1) output through the positive pressure line 200 measured by the first pressure sensor 210. ) is output. The positive pressure controller 421 according to an embodiment of the present invention performs control proportional to the size of the error value (ERROR) in the current state according to proportional control, and controls the error value (ERROR) in the steady-state according to integral control. It can be exemplified as a PID (Proportional-Integral-Derivative) controller that performs control to reduce overshoot by preventing sudden changes according to differential control.

양압외란관측부(422)는 음압라인(300)으로부터 출력되는 음압(P2)의 변화에 따라 발생되는 외란을 추정한다. 보다 구체적으로, 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압(P1)과, 음압라인(300)으로부터 출력되는 음압(P2)은 동일한 펌프(100)에 의해 생성됨에 따라 음압라인(300)으로부터 출력되는 음압(P2)의 압력, 유량 등의 변화는 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압(P1)에 영향을 미치고, 이러한 영향은 양압(P1)을 출력하는 시스템 관점에서 외란으로서 작용한다. 여기서 양압(P1)을 출력하는 시스템은 펌프(100), 양압라인(200) 및 양압밸브(410)에 의해 정의되는 시스템으로 예시될 수 있다. 양압외란관측부(422)는 이와 같이 음압라인(300)으로부터 출력되는 음압(P2)의 압력, 유량 등의 변화에 의해 양압제어기(421)로부터 출력되는 제1양압신호(u1)에 포함된 외란 신호를 추정하기 위한 구성으로서 기능한다.The positive pressure disturbance observation unit 422 estimates the disturbance generated according to changes in the negative pressure P2 output from the negative pressure line 300. More specifically, the positive pressure (P1) output through the positive pressure line 200 and the negative pressure (P2) output from the negative pressure line 300 are generated by the same pump 100 and thus output from the negative pressure line 300. Changes in pressure, flow rate, etc. of the negative pressure (P2) affect the positive pressure (P1) output through the positive pressure line 200, and this influence acts as a disturbance from the perspective of the system that outputs the positive pressure (P1). Here, the system that outputs positive pressure (P1) may be exemplified as a system defined by the pump 100, the positive pressure line 200, and the positive pressure valve 410. The positive pressure disturbance observation unit 422 detects the disturbance included in the first positive pressure signal u1 output from the positive pressure controller 421 due to changes in the pressure and flow rate of the negative pressure P2 output from the negative pressure line 300. It functions as a configuration for estimating signals.

본 발명의 일 실시예에 따른 양압외란관측부(422)는 양압(P1)을 출력하는 시스템의 전달함수(G1(s))로부터 역전달함수(G1-1(s))를 구하고, 그 역전달함수(G1-1(s))에 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압(P1)을 입력한다. 여기서 양압(P1)을 출력하는 시스템의 전달함수(G1(s))는 펌프(100), 양압라인(200) 및 양압밸브(410) 및 다양한 상태변수에 의해 결정되는 함수 값으로, 시스템 식별(system identification)등을 통해 설정되어 미리 저장된 함수 값으로 예시될 수 있다. The positive pressure disturbance observation unit 422 according to an embodiment of the present invention obtains the reverse transfer function (G1 -1 (s)) from the transfer function (G1 (s)) of the system that outputs the positive pressure (P1), and vice versa. Positive pressure (P1) output through the positive pressure line 200 is input to the transfer function (G1 -1 (s)). Here, the transfer function (G1(s)) of the system that outputs positive pressure (P1) is a function value determined by the pump 100, positive pressure line 200, positive pressure valve 410, and various state variables, and is identified by system identification ( This can be exemplified by a pre-stored function value set through system identification, etc.

양압외란관측부(422)는 역전달함수(G1-1(s))에 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압(P1)을 입력하여 제1양압신호(u1)와 외란 성분(D1)이 합쳐진 신호를 추출한 뒤, 여기에서 제1양압신호(u1)을 차감하여 외란 성분(D1)을 얻을 수 있다. The positive pressure disturbance observation unit 422 inputs the positive pressure (P1) output through the positive pressure line 200 into the reverse transfer function (G1 -1 (s)) so that the first positive pressure signal (u1) and the disturbance component (D1) are After extracting the combined signal, the first positive pressure signal (u1) can be subtracted from it to obtain the disturbance component (D1).

이 경우, 양압외란관측부(422)는 양압라인(200)을 통해 양압(P1)을 출력하는 시스템의 역전달함수(G1-1(s))가 분자의 차수가 분모의 차수보다 큰 값을 가짐에 따라, 이를 실현 가능한 함수의 형태로 변환하기 위해 Q-필터(Q2)를 적용할 수 있다. 이러한 Q-필터(Q2)는 다양한 종류의 로우 패스 필터로 예시될 수 있다. 양압외란관측부(422)는 제1양압신호(u1)가 차감된 신호를 Q-필터(Q2)에 입력하여 최종적으로 양압 외란 신호(D'1)를 출력할 수 있다.In this case, the positive pressure disturbance observation unit 422 determines that the reverse transfer function (G1 -1 (s)) of the system that outputs positive pressure (P1) through the positive pressure line 200 is a value in which the order of the numerator is greater than the order of the denominator. As we have it, we can apply a Q-filter (Q2) to convert it into a feasible function form. This Q-filter (Q2) may be exemplified by various types of low-pass filters. The positive pressure disturbance observation unit 422 may input the signal from which the first positive pressure signal (u1) is subtracted to the Q-filter (Q2) and finally output the positive pressure disturbance signal (D'1).

양압외란제거부(423)는 양압제어기(421)로부터 출력된 제1양압신호(u1)에서 양압외란관측부로부터 추정된 외란을 제거하여 제2양압신호(u'1)를 출력한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 양압외란제거부(423)는 양압제어기(421)로부터 출력되는 제1양압신호(u1)에서 양압외란관측부(422)로부터 출력되는 양압 외란 신호(D'1)를 차 연산하여 제2양압신호(u'1)를 출력할 수 있다. 양압외란제거부(423)는 출력된 제2양압신호(u'1)를 양압밸브(410)로 전달하여 양압밸브(410)를 동작시킨다.The positive pressure disturbance removal unit 423 removes the disturbance estimated from the positive pressure disturbance observation unit from the first positive pressure signal (u1) output from the positive pressure controller 421 and outputs the second positive pressure signal (u'1). The positive pressure disturbance removal unit 423 according to an embodiment of the present invention divides the first positive pressure signal (u1) output from the positive pressure controller 421 into the positive pressure disturbance signal (D'1) output from the positive pressure disturbance observation unit 422. The second positive pressure signal (u'1) can be output by performing the difference calculation. The positive pressure disturbance removal unit 423 transmits the output second positive pressure signal (u'1) to the positive pressure valve 410 to operate the positive pressure valve 410.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양압프로세서의 압력 추종 실험 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the results of a pressure tracking experiment of a positive pressure processor according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 양압외란관측부(422)와 양압외란제거부(423)가 있는 경우와 없는 경우를 나누어 목표 압력에 대한 양압프로세서(420)의 압력 추종 성능을 평가하였다. 목표 압력은 오프셋 50kPa, 진폭 5kPa, 주기 4초를 갖는 사인파로 설정하였다. 실험 결과, 양압외란관측부(422)와 양압외란제거부(423)에 의한 외란 보상이 없는 경우, 양압외란관측부(422)와 양압외란제거부(423)에 의한 외란 보상이 있는 경우에 비해 낮은 압력 지점에서 목표 압력 대비 오차가 상당히 크게 나타남을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 3, the pressure tracking performance of the positive pressure processor 420 for the target pressure was evaluated in cases with and without the positive pressure disturbance observation unit 422 and the positive pressure disturbance removal unit 423. The target pressure was set as a sine wave with an offset of 50 kPa, an amplitude of 5 kPa, and a period of 4 seconds. As a result of the experiment, the case where there is no disturbance compensation by the positive pressure disturbance observation unit 422 and the positive pressure disturbance removal unit 423 is compared to the case where there is disturbance compensation by the positive pressure disturbance observation unit 422 and the positive pressure disturbance removal unit 423. It was confirmed that the error compared to the target pressure was quite large at the low pressure point.

음압조절유닛(500)은 음압라인(300)에 연결되고, 음압라인(300)을 통해 출력되는 음압의 크기를 조절한다.The sound pressure control unit 500 is connected to the sound pressure line 300 and adjusts the size of the sound pressure output through the sound pressure line 300.

본 발명의 일 실시예에 따른 음압조절유닛(500)은 음압밸브(510), 음압프로세서(520)를 포함한다.The negative pressure control unit 500 according to an embodiment of the present invention includes a negative pressure valve 510 and a negative pressure processor 520.

음압밸브(510)는 음압라인(300)에 연결되어 음압라인(300)의 내부에 형성된 음압의 크기를 조절한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 음압밸브(510)는 전압 또는 전류의 크기에 비례하여 개폐 정도가 조절되는 전자식 비례제어밸브로 예시될 수 있다. 음압밸브(510)는 음압라인(300)과 외부 대기의 사이에 배치될 수 있다. 즉, 음압밸브(510)는 일측이 음압라인(300)과 연결되고, 타측이 외부 대기와 연통되도록 설치될 수 있다. 이에 따라 음압밸브(510)는 개폐 동작에 의해 외부 대기중으로부터 음압라인(300)으로 흡입되는 공기의 양을 조절함으로써 음압라인(300)을 통해 출력되는 음압의 크기를 조절할 수 있다.The negative pressure valve 510 is connected to the negative pressure line 300 and adjusts the size of the negative pressure formed inside the negative pressure line 300. The negative pressure valve 510 according to an embodiment of the present invention may be exemplified as an electronic proportional control valve whose opening and closing degree is adjusted in proportion to the magnitude of voltage or current. The negative pressure valve 510 may be disposed between the negative pressure line 300 and the external atmosphere. That is, the negative pressure valve 510 may be installed so that one side is connected to the negative pressure line 300 and the other side is in communication with the external atmosphere. Accordingly, the negative pressure valve 510 can adjust the size of the negative pressure output through the negative pressure line 300 by controlling the amount of air sucked from the external atmosphere into the negative pressure line 300 through the opening and closing operation.

음압프로세서(520)는 음압밸브(510)와 연결되어 음압밸브(510)의 개폐 동작을 전반적으로 제어한다. 음압프로세서(520)는 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Control Unit), 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), 프로세서(Processor) 또는 SoC(System on Chip)로 구현될 수 있으며, 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 음압프로세서(520)는 메모리에 저장된 적어도 하나의 명령을 실행시키고, 그 실행 결과 데이터를 메모리에 저장하도록 구성될 수 있다. The negative pressure processor 520 is connected to the negative pressure valve 510 and generally controls the opening and closing operation of the negative pressure valve 510. The negative pressure processor 520 may be implemented as an electronic control unit (ECU), a central processing unit (CPU), a processor, or a system on chip (SoC), and may be implemented using an operating system or application. By operating it, a plurality of hardware or software components can be controlled, and various data processing and calculations can be performed. The negative pressure processor 520 may be configured to execute at least one command stored in the memory and store the execution result data in the memory.

본 발명의 일 실시예에 따른 음압프로세서(520)는 음압제어기(521), 음압외란관측부(522), 음압외란제거부(523)를 포함한다.The sound pressure processor 520 according to an embodiment of the present invention includes a sound pressure controller 521, a sound pressure disturbance observation unit 522, and a sound pressure disturbance removal unit 523.

음압제어기(521)는 사용자에 의해 입력되는 목표 음압과, 제1압력센서(210)에 의해 측정된 음압라인(300)을 통해 출력되는 음압(P2)의 차이를 기초로 제1음압신호(u2)를 출력한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 음압제어기(521)는 비례 제어에 따라 현재 상태에서의 오차값(ERROR)의 크기에 비례한 제어를 수행하고, 적분 제어에 따라 정상 상태(Steady-State)에서 오차를 감소시키는 제어를 수행하며, 미분 제어에 따라 급격한 변화를 방지하여 오버 슈트(Overshoot)를 감소시키는 제어를 수행하는 PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어기로 예시될 수 있다.The sound pressure controller 521 generates a first sound pressure signal (u2) based on the difference between the target sound pressure input by the user and the sound pressure (P2) output through the sound pressure line 300 measured by the first pressure sensor 210. ) is output. The sound pressure controller 521 according to an embodiment of the present invention performs control proportional to the size of the error value (ERROR) in the current state according to proportional control, and controls the error in the steady-state according to integral control. It can be exemplified as a PID (Proportional-Integral-Derivative) controller that performs control to reduce overshoot by preventing sudden changes according to differential control.

음압외란관측부(522)는 양압라인(200)으로부터 출력되는 양압(P1)의 변화에 따라 발생되는 외란을 추정한다. 보다 구체적으로, 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압(P1)과, 음압라인(300)으로부터 출력되는 음압(P2)은 동일한 펌프(100)에 의해 생성됨에 따라 양압라인(200)으로부터 출력되는 양압(P1)의 압력, 유량 등의 변화는 음압라인(300)을 통해 출력되는 음압(P2)에 영향을 미치고, 이러한 영향은 음압(P2)을 출력하는 시스템 관점에서 외란으로서 작용한다. 여기서 음압(P2)을 출력하는 시스템은 펌프(100), 음압라인(300) 및 음압밸브(510)에 의해 정의되는 시스템으로 예시될 수 있다. 음압외란관측부(522)는 이와 같이 양압라인(200)으로부터 출력되는 양압(P1)의 압력, 유량 등의 변화에 의해 음압제어기(521)로부터 출력되는 제1음압신호(u2)에 포함된 외란 신호를 추정하기 위한 구성으로서 기능한다.The negative pressure disturbance observation unit 522 estimates the disturbance generated according to the change in positive pressure (P1) output from the positive pressure line 200. More specifically, the positive pressure (P1) output through the positive pressure line 200 and the negative pressure (P2) output from the negative pressure line 300 are generated by the same pump 100 and thus output from the positive pressure line 200. Changes in pressure, flow rate, etc. of the positive pressure (P1) affect the negative pressure (P2) output through the negative pressure line 300, and this influence acts as a disturbance from the perspective of the system that outputs the negative pressure (P2). Here, the system that outputs the negative pressure (P2) may be exemplified as a system defined by the pump 100, the negative pressure line 300, and the negative pressure valve 510. The negative pressure disturbance observation unit 522 detects the disturbance included in the first negative pressure signal (u2) output from the negative pressure controller 521 due to changes in pressure, flow rate, etc. of the positive pressure (P1) output from the positive pressure line 200. It functions as a configuration for estimating signals.

본 발명의 일 실시예에 따른 음압외란관측부(522)는 음압(P2)을 출력하는 시스템의 전달함수(G2(s))로부터 역전달함수(G2-1(s))를 구하고, 그 역전달함수(G2-1(s))에 음압라인(300)을 통해 출력되는 음압(P2)을 인가받는다. 여기서 음압(P2)을 출력하는 시스템의 전달함수(G2(s))는 펌프(100), 음압라인(300) 및 음압밸브(510) 및 다양한 상태변수에 의해 결정되는 함수 값으로, 시스템 식별(system identification)등을 통해 설정되어 미리 저장된 함수 값으로 예시될 수 있다.The sound pressure disturbance observation unit 522 according to an embodiment of the present invention obtains the reverse transfer function (G2 -1 (s)) from the transfer function (G2 (s)) of the system that outputs the sound pressure (P2), and vice versa. The sound pressure (P2) output through the sound pressure line 300 is applied to the transfer function (G2 -1 (s)). Here, the transfer function (G2(s)) of the system that outputs the negative pressure (P2) is a function value determined by the pump 100, the negative pressure line 300, the negative pressure valve 510, and various state variables, and is identified by the system ( This can be exemplified by a pre-stored function value set through system identification, etc.

음압외란관측부(522)는 역전달함수(G2-1(s))에 음압라인(300)을 통해 출력되는 음압(P2)을 인가하여 제1음압신호(u2)와 외란 성분(D2)이 합쳐진 신호를 추출한 뒤, 여기에서 제1음압신호(u2)을 차감하여 외란 성분(D2)을 얻을 수 있다. The sound pressure disturbance observation unit 522 applies the sound pressure (P2) output through the sound pressure line 300 to the reverse transfer function (G2 -1 (s)) so that the first sound pressure signal (u2) and the disturbance component (D2) are After extracting the combined signal, the disturbance component (D2) can be obtained by subtracting the first sound pressure signal (u2) from it.

이 경우, 음압외란관측부(522)는 음압라인(300)을 통해 음압(P2)을 출력하는 시스템의 역전달함수(G2-1(s))가 분자의 차수가 분모의 차수보다 큰 값을 가짐에 따라, 이를 실현 가능한 함수의 형태로 변환하기 위해 Q-필터(Q2)를 적용할 수 있다. 이러한 Q-필터(Q2)는 다양한 종류의 로우 패스 필터로 예시될 수 있다. 음압외란관측부(522)는 제1음압신호(u2)가 차감된 신호를 Q-필터(Q2)에 입력하여 최종적으로 음압 외란 신호(D'2)를 출력할 수 있다.In this case, the sound pressure disturbance observation unit 522 determines that the reverse transfer function (G2 -1 (s)) of the system that outputs the sound pressure (P2) through the sound pressure line 300 is a value in which the order of the numerator is greater than the order of the denominator. As we have it, we can apply a Q-filter (Q2) to convert it into a feasible function form. This Q-filter (Q2) may be exemplified by various types of low-pass filters. The sound pressure disturbance observation unit 522 may input the signal from which the first sound pressure signal (u2) is subtracted to the Q-filter (Q2) and finally output the sound pressure disturbance signal (D'2).

음압외란제거부(523)는 음압제어기(521)로부터 출력된 제1음압신호(u2)에서 음압외란관측부로부터 추정된 외란을 제거하여 제2음압신호(u'2)를 출력한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 음압외란제거부(523)는 음압제어기(521)로부터 출력되는 제1음압신호(u2)에서 음압외란관측부(522)로부터 출력되는 음압 외란 신호(D'2)를 차 연산하여 제2음압신호(u'2)을 출력할 수 있다. 음압외란제거부(523)는 출력된 제2음압신호(u'2)를 음압밸브(510)로 전달하여 음압밸브(510)를 동작시킨다. The sound pressure disturbance removal unit 523 removes the disturbance estimated from the sound pressure disturbance observation unit from the first sound pressure signal (u2) output from the sound pressure controller 521 and outputs a second sound pressure signal (u'2). The sound pressure disturbance removal unit 523 according to an embodiment of the present invention changes the sound pressure disturbance signal (D'2) output from the sound pressure disturbance observation unit 522 from the first sound pressure signal (u2) output from the sound pressure controller 521. The second sound pressure signal (u'2) can be output by performing a difference calculation. The negative pressure disturbance removal unit 523 transmits the output second negative pressure signal (u'2) to the negative pressure valve 510 to operate the negative pressure valve 510.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음압프로세서의 압력 추종 실험 결과를 나타내는 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the results of a pressure tracking experiment of a negative pressure processor according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 음압외란관측부(522)와 음압외란제거부(523)가 있는 경우와 없는 경우를 나누어 목표 압력에 대한 음압프로세서(520)의 압력 추종 성능을 평가하였다. 목표 압력은 -20kPa, 진폭 2kPa, 주기 5초를 갖는 사인파로 설정하였다. 실험 결과, 음압외란관측부(522)와 음압외란제거부(523)에 의한 외란 보상이 없는 경우, 음압외란관측부(522)와 음압외란제거부(523)에 의한 외란 보상이 있는 경우에 비해 거의 대부분의 지점에서 목표 압력 대비 오차가 상당히 크게 나타남을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 4, the pressure tracking performance of the sound pressure processor 520 for the target pressure was evaluated in cases with and without the sound pressure disturbance observation unit 522 and the sound pressure disturbance removal unit 523. The target pressure was set to a sine wave with -20 kPa, amplitude of 2 kPa, and period of 5 seconds. As a result of the experiment, the case where there is no disturbance compensation by the sound pressure disturbance observation unit 522 and the sound pressure disturbance removal unit 523 is compared to the case where there is disturbance compensation by the sound pressure disturbance observation unit 522 and the sound pressure disturbance removal unit 523. It was confirmed that the error compared to the target pressure was quite large at most points.

양압음압라인은 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압(P1)의 크기를 증폭시킨다. 즉, 양압음압라인은 순간적으로 큰 양압이 요구되는 경우, 펌프(100)와 별도로 양압라인(200)에 추가적인 양압을 공급하기 위한 구성으로서 기능한다. The positive pressure and negative pressure line amplifies the size of the positive pressure (P1) output through the positive pressure line (200). That is, the positive pressure and negative pressure line functions as a component for supplying additional positive pressure to the positive pressure line 200 separately from the pump 100 when a large positive pressure is momentarily required.

본 발명의 일 실시예에 따른 양압음압라인은 압력저장탱크(610), 부스팅밸브(620), 부스팅프로세서(630)를 포함한다.The positive pressure and negative pressure line according to an embodiment of the present invention includes a pressure storage tank 610, a boosting valve 620, and a boosting processor 630.

압력저장탱크(610)는 압축 공기를 저장한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 압력저장탱크(610)는 공기를 고압의 상태로 저장할 수 있는 다양한 종류의 저장용기로 예시될 수 있다. 압력저장탱크(610)는 펌프(100)의 구동에 의해 양압라인(200)에 형성될 수 있는 최대 양압보다 큰 압력으로 공기를 저장할 수 있다.The pressure storage tank 610 stores compressed air. The pressure storage tank 610 according to an embodiment of the present invention may be exemplified by various types of storage containers capable of storing air at high pressure. The pressure storage tank 610 can store air at a pressure greater than the maximum positive pressure that can be formed in the positive pressure line 200 by driving the pump 100.

부스팅밸브(620)는 양압라인(200)과 압력저장탱크(610)의 사이에 연결되어 압력저장탱크(610)로부터 양압라인(200)으로 전달되는 압력의 크기를 조절한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 부스팅밸브(620)는 전압 또는 전류의 크기에 비례하여 개폐 정도가 조절되는 전자식 비례제어밸브 또는 온오프밸브로 예시될 수 있다. 부스팅밸브(620)는 일측이 양압라인(200)과 연결되고, 타측이 압력저장탱크(610)와 연연결된다. 부스팅밸브(620)는 개방 시 압력저장탱크(610)에 저장된 공기를 양압라인(200)으로 유입시킴으로써 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압의 크기를 증폭시킬 수 있다.The boosting valve 620 is connected between the positive pressure line 200 and the pressure storage tank 610 and adjusts the amount of pressure transmitted from the pressure storage tank 610 to the positive pressure line 200. The boosting valve 620 according to an embodiment of the present invention may be exemplified as an electronic proportional control valve or an on-off valve whose opening and closing degree is adjusted in proportion to the magnitude of voltage or current. One side of the boosting valve 620 is connected to the positive pressure line 200, and the other side is connected to the pressure storage tank 610. When opened, the boosting valve 620 can amplify the size of the positive pressure output through the positive pressure line 200 by allowing air stored in the pressure storage tank 610 to flow into the positive pressure line 200.

부스팅프로세서(630)는 목표 양압과 양압라인을 통해 출력되는 양압을 기초로 부스팅밸브(620)의 동작을 제어한다. 부스팅프로세서(630)는 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Control Unit), 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), 프로세서(Processor) 또는 SoC(System on Chip)로 구현될 수 있으며, 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 부스팅프로세서(630)는 메모리에 저장된 적어도 하나의 명령을 실행시키고, 그 실행 결과 데이터를 메모리에 저장하도록 구성될 수 있다. The boosting processor 630 controls the operation of the boosting valve 620 based on the target positive pressure and the positive pressure output through the positive pressure line. The boosting processor 630 may be implemented as an electronic control unit (ECU), a central processing unit (CPU), a processor, or a system on chip (SoC), and may run an operating system or application. By operating it, a plurality of hardware or software components can be controlled, and various data processing and calculations can be performed. The boosting processor 630 may be configured to execute at least one command stored in memory and store execution result data in memory.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스팅프로세서의 작동 과정을 개략적으로 나타내는 순서도이다.Figure 5 is a flowchart schematically showing the operating process of the boosting processor according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 우선 부스팅프로세서(630)에 목표 양압이 입력된다(S100).Referring to Figure 5, first, the target positive pressure is input to the boosting processor 630 (S100).

이후, 부스팅프로세서(630)는 제1압력센서(210)에 의해 측정된 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압(P1)이 입력된 목표 양압 대비 설정 비율 이상인지 여부를 판단한다(S110). 여기서 설정 비율은 약 0.8배로 설정될 수 있다.Thereafter, the boosting processor 630 determines whether the positive pressure (P1) output through the positive pressure line 200 measured by the first pressure sensor 210 is greater than a set ratio compared to the input target positive pressure (S110). Here, the setting ratio can be set to about 0.8 times.

부스팅프로세서(630)는 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압(P1)이 목표 양압 대비 설정 비율 미만인 경우, 부스팅밸브(620)를 개방한다(S120). The boosting processor 630 opens the boosting valve 620 when the positive pressure (P1) output through the positive pressure line 200 is less than the set ratio compared to the target positive pressure (S120).

부스팅밸브(620)가 개방됨에 따라 압력저장탱크(610)에 저장된 공기는 양압라인(200)으로 유입되고, 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압(P1)의 크기를 증폭시킨다.As the boosting valve 620 is opened, the air stored in the pressure storage tank 610 flows into the positive pressure line 200 and amplifies the size of the positive pressure (P1) output through the positive pressure line 200.

이후, 부스팅프로세서(630)는 양압라인(200)을 통해 출력되는 양압(P1)이 목표 양압 대비 설정 비율 이상인 경우, 부스팅밸브(620)를 폐쇄한다(S130).Thereafter, the boosting processor 630 closes the boosting valve 620 when the positive pressure (P1) output through the positive pressure line 200 is greater than a set ratio compared to the target positive pressure (S130).

도 6, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 양압부스팅유닛의 유무에 따른 실험 결과를 나타내는 그래프이다.Figures 6 and 7 are graphs showing experimental results depending on the presence or absence of a positive pressure boosting unit according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 100kPa의 스텝입력이 주어졌을 때 양압음압라인이 작동한 경우와 작동하지 않는 경우를 비교하였다. 실험 결과, 양압음압라인이 작동할 때, 펌프(100)만으로 양압을 생성하는 경우에 비해 목표 양압에 도달하는 시간이 약 1.15초 단축되는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 6, when a step input of 100 kPa was given, the case where the positive pressure and negative pressure line operated was compared with the case where the negative pressure line was not operated. As a result of the experiment, it was confirmed that when the positive pressure and negative pressure line operates, the time to reach the target positive pressure is shortened by about 1.15 seconds compared to the case where positive pressure is generated only with the pump 100.

도 7을 참조하면, 양압음압라인이 작동할 때, 펌프(100)만으로 양압을 생성하는 경우에 비해 유량이 순간적으로 2배 이상 증가되는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 7, it was confirmed that when the positive pressure and negative pressure line is operated, the flow rate is instantly increased by more than two times compared to the case where positive pressure is generated only with the pump 100.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will recognize that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. You will understand.

따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the scope of technical protection of the present invention should be determined by the scope of the patent claims below.

1 : 압력 제어 장치 100 : 펌프
200 : 양압라인 210 : 제1압력센서
220 : 유량센서 230 : 체크밸브
300 : 음압라인 400 : 양압조절유닛
410 : 양압밸브 420 : 양압프로세서
421 : 양압제어기 422 : 양압외란관측부
423 : 양압외란제거부 500 : 음압조절유닛
510 : 음압밸브 520 : 음압프로세서
521 : 음압제어기 522 : 음압외란관측부
523 : 음압외란제거부 600 : 양압부스팅유닛
610 : 압력저장탱크 620 : 부스팅밸브
630 : 부스팅프로세서
1: pressure control device 100: pump
200: positive pressure line 210: first pressure sensor
220: flow sensor 230: check valve
300: Negative pressure line 400: Positive pressure control unit
410: positive pressure valve 420: positive pressure processor
421: Positive pressure controller 422: Positive pressure disturbance observation unit
423: Positive pressure disturbance removal unit 500: Negative pressure control unit
510: negative pressure valve 520: negative pressure processor
521: Negative pressure controller 522: Negative pressure disturbance observation unit
523: Negative pressure disturbance removal unit 600: Positive pressure boosting unit
610: Pressure storage tank 620: Boosting valve
630: Boosting processor

Claims (12)

펌프;
상기 펌프의 토출구와 연결되는 양압라인;
상기 펌프의 흡입구와 연결되는 음압라인;
상기 양압라인에 연결되고, 상기 양압라인을 통해 출력되는 양압의 크기를 조절하는 양압조절유닛; 및
상기 음압라인에 연결되고, 상기 음압라인을 통해 출력되는 음압의 크기를 조절하는 음압조절유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 제어 장치.
Pump;
A positive pressure line connected to the discharge port of the pump;
A negative pressure line connected to the inlet of the pump;
a positive pressure control unit connected to the positive pressure line and controlling the size of positive pressure output through the positive pressure line; and
A pressure control device comprising: a negative pressure control unit connected to the negative pressure line and controlling the size of the negative pressure output through the negative pressure line.
제 1항에 있어서,
상기 양압조절유닛은,
상기 양압라인에 연결되는 양압밸브; 및
상기 양압밸브의 동작을 제어하는 양압프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 제어 장치.
According to clause 1,
The positive pressure control unit is,
A positive pressure valve connected to the positive pressure line; and
A pressure control device comprising a positive pressure processor that controls the operation of the positive pressure valve.
제 2항에 있어서,
상기 양압밸브는 상기 양압라인과 외부 대기의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 제어 장치.
According to clause 2,
The positive pressure valve is a pressure control device characterized in that it is disposed between the positive pressure line and the external atmosphere.
제 2항에 있어서,
상기 양압밸브는 비례제어밸브인 것을 특징으로 하는 압력 제어 장치.
According to clause 2,
A pressure control device, characterized in that the positive pressure valve is a proportional control valve.
제 2항에 있어서,
상기 양압프로세서는,
목표 양압과 상기 양압라인을 통해 출력되는 양압의 차이를 기초로 제1양압신호를 출력하는 양압제어기;
상기 음압라인으로부터 출력되는 음압의 변화에 따라 발생되는 외란을 추정하는 양압외란관측부; 및
상기 양압제어기로부터 출력된 상기 제1양압신호에서 상기 양압외란관측부로부터 추정된 상기 외란을 제거하여 제2양압신호를 출력하는 양압외란제거부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 제어 장치.
According to clause 2,
The positive pressure processor,
a positive pressure controller that outputs a first positive pressure signal based on the difference between the target positive pressure and the positive pressure output through the positive pressure line;
a positive pressure disturbance observation unit that estimates disturbance generated according to a change in sound pressure output from the negative pressure line; and
A pressure control device further comprising a positive pressure disturbance removal unit that removes the disturbance estimated from the positive pressure disturbance observation unit from the first positive pressure signal output from the positive pressure controller and outputs a second positive pressure signal.
제 1항에 있어서,
상기 음압조절유닛은,
상기 음압라인에 연결되는 음압밸브; 및
상기 음압밸브의 동작을 제어하는 음압프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 제어 장치.
According to clause 1,
The negative pressure control unit is,
A negative pressure valve connected to the negative pressure line; and
A pressure control device comprising a negative pressure processor that controls the operation of the negative pressure valve.
제 6항에 있어서,
상기 음압밸브는 상기 음압라인과 외부 대기의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 제어 장치.
According to clause 6,
The negative pressure valve is a pressure control device, characterized in that disposed between the negative pressure line and the external atmosphere.
제 6항에 있어서,
상기 음압밸브는 비례제어밸브인 것을 특징으로 하는 압력 제어 장치.
According to clause 6,
A pressure control device, characterized in that the negative pressure valve is a proportional control valve.
제 6항에 있어서,
상기 음압프로세서는,
목표 음압과 상기 음압라인을 통해 출력되는 음압의 차이를 기초로 제1음압신호를 출력하는 음압제어기;
상기 양압라인으로부터 출력되는 양압의 변화에 따라 발생되는 외란을 추정하는 음압외란관측부; 및
상기 음압제어기로부터 출력된 상기 제1음압신호에서 상기 음압외란관측부로부터 추정된 상기 외란을 제거하여 제2음압신호를 출력하는 음압외란보상기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 제어 장치.
According to clause 6,
The negative pressure processor,
A sound pressure controller that outputs a first sound pressure signal based on the difference between the target sound pressure and the sound pressure output through the sound pressure line;
a negative pressure disturbance observation unit that estimates disturbance generated according to changes in positive pressure output from the positive pressure line; and
A pressure control device further comprising a negative pressure disturbance compensator for outputting a second negative pressure signal by removing the disturbance estimated from the negative pressure disturbance observation unit from the first negative pressure signal output from the negative pressure controller.
제 1항에 있어서,
상기 양압라인을 통해 출력되는 양압의 크기를 증폭시키는 양압부스팅유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 제어 장치.
According to clause 1,
A pressure control device further comprising a positive pressure boosting unit that amplifies the magnitude of the positive pressure output through the positive pressure line.
제 10항에 있어서,
상기 양압부스팅유닛은,
압축 공기를 저장하는 압력저장탱크;
상기 양압라인과 상기 압력저장탱크의 사이에 연결되는 부스팅밸브; 및
목표 양압과 상기 양압라인을 통해 출력되는 양압을 기초로 상기 부스팅밸브의 동작을 제어하는 부스팅프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 제어 장치.
According to clause 10,
The positive pressure boosting unit,
A pressure storage tank that stores compressed air;
A boosting valve connected between the positive pressure line and the pressure storage tank; and
A pressure control device comprising a boosting processor that controls the operation of the boosting valve based on the target positive pressure and the positive pressure output through the positive pressure line.
제 11항에 있어서,
상기 부스팅프로세서는 상기 양압라인을 통해 출력되는 양압이 상기 목표 양압 대비 설정 비율 미만인 경우, 상기 부스팅밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 압력 제어 장치.
According to clause 11,
The boosting processor opens the boosting valve when the positive pressure output through the positive pressure line is less than a set ratio compared to the target positive pressure.
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