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한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society v.13 no.4, 2012년, pp.1453 - 1459   피인용횟수: 3
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본드그래프를 이용한 듀얼 스테이지 시스템의 모델링, 해석, 및 제어
Bond Graph Modeling, Analysis and Control of Dual Stage System

왕위준    (한양대학교 기계공학과   ); 한창수    (한양대학교 기계공학과  );
  • 초록

    본 연구에서는 보이스코일 모터와 압전 구동기를 동일 축으로 배치함으로써 초정밀 위치결정뿐만 아니라 동특성을 개선할 수 있도록 하는 듀얼 스테이지를 다룬다. 듀얼 스테이지는 모델링이 엉성할 경우 오히려 나쁜 동특성을 보이는 단점이 있다. 이 논문은 본드그래프를 이용하여 듀얼 스테이지를 모델링하고 동적 상태방정식을 본드그래프에서 유도하였다. 또한 동특성을 향상시키기 위한 보상기의 설계 예시를 보이고 있으며, 시뮬레이션을 통해 검증하였다.


    The dual stage manipulator is composed of the voice coil motor (VCM) and piezoelectric ceramics transducer (PZT), which can produce the high precise displacement and express a well dynamic performance. However, inaccurate modeling of the dual stage will exacerbate the positioning accuracy. This paper presents an approach to model the dual stage system by using bond graph theory. And the state space equations can be derived through the bond graph straightforwardly, which can be used in computing simulations. Through designing the compensators for the dual stage system and simulating, the dual stage performs better dynamics characteristic than the single actuator system.


  • 주제어

    Dual stage .   Bond graph .   Modeling and simulation .   Control.  

  • 참고문헌 (8)

    1. S.M. Suh, C.C. Chung, S.H. Lee, "Design and analysis of dual-stage servo system for high track density HDDs", Microsystem Technologies, Vol. 8, 2002, pp. 161-168. 
    2. Norbert C. Cheung and Byron M.Y. Cheung, "Modelling and control of a High Speed, Long Travel, Dual Voice Coil Actuator," IEEE International Conference on Power Electronics and Drive Systems, Vol. 1, pp. 270-274. 2002. 
    3. Jie Degang, "Research on the High-Speed/High-Precision Positioning System of Macro/Micro Driving," Ph.D thesis, Harbin Institute of Technology, 2006. 
    4. Tielong Shen and Minyue Fu, "High Precision Feedback Control Design for Dual-Actuator Systems," IEEE Conference on Cotrol Applications, Canada, August, 2005. 
    5. Michael Goldfard and Nikola Celanovic, "Modeling Piezoelectric Stack Actuators for Control of Micromanipulation," IEEE International Conference on Robotics and Automation, Minneapolis, MN, April 1996. 
    6. Dean C. Karnopp, Donald L. Margolis, System Dynamics-Modeling and Simulation of Mechatronic Systems, 4th ed., John Wiley & Sons, Inc. 2005, pp. 155-193. 
    7. S.Koganezawa, Y. Uematsu, T. Yamada, "Dual-stage actuator systems for magnetic disk drives using a shear mode piezo-electric microactuator", IEEE Transactions on Magnetics, 35(2), 1999, pp. 988-991. 
    8. S.J.Schroeck, W.C.Messner, "On compensator design for linear time-invariant dual-input single-output system", IEEE/ASME Transactions on mechatronics, 6(1), March 2001, pp. 50-57. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (3)

    1. Choi, Myeong-Bok ; Lee, Sang-Un 2012. "A Prim Minimum Spanning Tree Algorithm for Directed Graph" 한국인터넷방송통신학회 논문지 = The journal of the Institute of Internet Broadcasting and Communication, 12(3): 51~61     
    2. Choi, Myeong-Bok ; Lee, Sang-Un 2013. "An Efficient Implementation of Kruskal's and Reverse-Delete Minimum Spanning Tree Algorithm" 한국인터넷방송통신학회 논문지 = The journal of the Institute of Internet Broadcasting and Communication, 13(2): 103~114     
    3. Choi, Myeong-Bok ; Han, Tae-Yong ; Lee, Sang-Un 2014. "Minimum Spanning Tree Algorithm for Deletion of Maximum Weight Edge within a Cycle" The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, 14(2): 35~42     

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