서보메카니즘

Servomechanism
"Servmechanism"은 여기서 리다이렉트 됩니다.이 회사의 경우 Servmechanisms Inc.를 참조하십시오.

제어공학에서 보통 서보(serbo)로 단축되는 서보메카니즘은 오류 감지 음성 피드백을 [1]사용하여 메커니즘의 동작을 수정하는 자동 장치입니다.변위 제어 어플리케이션에서는 일반적으로 출력이 원하는 [2]효과를 얻을 수 있도록 인코더 또는 기타 위치 피드백 메커니즘이 내장되어 있습니다.

이 용어는 피드백 또는 오류 수정 신호가 기계적 위치, 속도, 자세 또는 기타 측정 가능한 [3]변수를 제어하는 데 도움이 되는 시스템에만 올바르게 적용됩니다.예를 들어, 자동차 동력창 제어는 위치를 제어하는 자동 피드백이 없기 때문에 서보메카니즘이 아닙니다. 작업자는 관찰을 통해 이를 수행합니다.이와는 대조적으로 자동차의 크루즈 컨트롤은 폐쇄 루프 피드백을 사용하여 서보메카니컬로 분류합니다.

적용들

위치 제어

공압 액추에이터 및 "포지셔너"가 있는 글로브 컨트롤 밸브.마찰에 관계없이 밸브가 원하는 위치로 열리도록 하는 서보입니다.

일반적인 유형의 서보는 위치 제어를 제공합니다.일반적으로 서보는 전기, 유압 또는 공압식입니다.제어 입력이 출력의 변환기 유형에 따라 측정되는 기계 시스템의 실제 위치와 비교되는 음의 피드백 원리에 따라 작동합니다.실제 값과 원하는 값 사이의 차이("오류 신호")는 증폭(및 변환)되어 오류를 줄이거나 제거하는 데 필요한 방향으로 시스템을 구동하기 위해 사용됩니다.이 절차는 제어 이론에서 널리 사용되는 응용 프로그램 중 하나입니다.일반적인 서보는 회전(각도) 또는 선형 출력을 제공할 수 있습니다.

스피드 컨트롤

가바나 경유 속도 제어는 서보메카니즘의 또 다른 유형입니다.증기 엔진은 기계식 조속기를 사용합니다. 또 다른 초기 적용 분야는 물레방아의 속도를 조절하는 것이었습니다.제2차 세계대전 전에 정속 프로펠러는 항공기를 조종하기 위한 엔진 속도를 제어하기 위해 개발되었다.가스터빈 엔진의 연료 제어는 유압식 또는 전자식 제어를 사용합니다.

다른이들

위치 설정 서보메카니컬은 군용 화력 제어 및 해상 항법 장비에서 처음 사용되었다.오늘날 서보메카니컬은 자동 공작기계, 위성 추적 안테나, 원격 조종 비행기, 보트나 비행기의 자동 항법 시스템, 대공포 제어 시스템에 사용된다.다른 예로는 항공기 제어 표면을 작동시키기 위해 서보를 사용하는 항공기의 플라이 바이 와이어 시스템과 동일한 목적으로 RC 서보를 사용하는 무선 제어 모델이 있다.많은 오토포커스 카메라들은 렌즈를 정확하게 움직이기 위해 서보메카니즘을 사용합니다.하드디스크 드라이브는 서브마이크로미터 위치결정 정밀도를 가진 자기서보 시스템을 갖추고 있다.산업용 기계에서 서보는 많은 애플리케이션에서 복잡한 동작을 수행하기 위해 사용됩니다.

서보모터

주요 기사:서보 모터 및 서보(무선 제어)
산업용 서보 모터
회색/녹색 실린더는 브러시형 DC 모터입니다.하단의 검은색 섹션에는 유성 감속 기어가 포함되어 있으며, 모터 상단에 있는 검은색 물체는 위치 피드백을 위한 광학 로터리 인코더입니다.
소형 R/C 서보 메커니즘.
(1) 전동기
2. 피드백 전위차계를 위치시킵니다.
3. 감속기
4. 액추에이터 암

서보모터는 회전식 인코더 또는 전위차계와 결합하여 서보메카니즘을 형성하는 모터의 특정 유형입니다.이 어셈블리는 다른 서보메카니즘의 일부를 형성할 수 있습니다.전위차계는 위치를 나타내는 간단한 아날로그 신호를 제공하는 반면, 인코더는 위치 및 보통 속도 피드백을 제공하며, PID 컨트롤러를 사용하여 위치를 보다 정밀하게 제어할 수 있으므로 안정적인 위치(특정 모터 출력에 대해)를 보다 빠르게 달성할 수 있습니다.전위차계는 온도가 변화할 때 표류하기 쉬운 반면 인코더는 더 안정적이고 정확합니다.

서보모터는 하이엔드 어플리케이션과 로우엔드 어플리케이션 모두에 사용됩니다.하이엔드에는 로터리 인코더를 사용하는 정밀 산업용 부품이 있습니다.로우엔드에는 프리 러닝 모터와 내장 컨트롤러가 있는 심플 전위차계 위치 센서를 사용하는 무선 제어 모델에 사용되는 저렴한 무선 제어 서보(RC 서보)가 있습니다.서보 모터라는 용어는 일반적으로 고급 산업 구성 요소를 지칭하는 반면, 서보라는 용어는 전위차계를 사용하는 저렴한 장치를 설명하는 데 가장 많이 사용됩니다.스테퍼 모터는 더 큰 서보메카니즘을 구축하는 데 사용되지만 서보모터로 간주되지 않습니다.스테퍼 모터는 구조상 고유의 각도 포지셔닝이 있으며, 일반적으로 피드백 없이 개방 루프 방식으로 사용됩니다.일반적으로 중정밀 용도에 사용됩니다.

RC 서보는 자동차의 스티어링, 비행기의 제어면 또는 보트의 키와 같은 다양한 기계 시스템에 작동을 제공하기 위해 사용됩니다.저렴한 가격, 신뢰성 및 마이크로프로세서에 의한 제어의 용이성 때문에 소규모 로봇 애플리케이션에 자주 사용됩니다.표준 RC 수신기(또는 마이크로 컨트롤러)는 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 서보로 전송합니다.서보 내부의 전자장치는 펄스 폭을 위치로 변환합니다.서보 회전을 명령하면 전위차계가 명령된 위치에 해당하는 값에 도달할 때까지 모터에 전원이 공급됩니다.

역사

동력 보조 선박 조종 시스템은 키를 원하는 위치로 이동시키기 위한 서보 기계 장치의 초기 사용자였다.

James Watt의 증기 엔진 거버너는 일반적으로 최초의 동력 피드백 시스템으로 간주됩니다.풍차 팬테일은 자동 제어의 초기 예이지만 증폭기나 게인이 없기 때문에 보통 서보메카니즘으로 간주되지 않습니다.

첫 번째 피드백 위치 제어 장치는 선박 조타 엔진으로, 배의 바퀴 위치에 따라 대형 선박의 방향타를 위치시키는 데 사용되었다.존 맥팔레인 그레이는 선구자였다.그의 특허 디자인은 1866년 SS Great Eastern에서 사용되었다.Joseph [4]Farcot은 1862년과 1868년 사이에 여러 특허를 보유하고 있어 피드백 개념에 대해 동등한 인정을 받을 자격이 있습니다.

이 텔레모터는 1872년경 앤드류 벳츠 브라운에 의해 발명되어 제어실과 엔진 사이의 정교한 메커니즘이 크게 [5]단순화되었습니다.증기 조향 엔진은 입력, 출력, 오류 신호 및 오차를 0으로 유도하기 위해 부정적인 피드백에 사용되는 오류 신호를 증폭하는 수단과 같은 현대적인 서보메카니즘의 특성을 가지고 있었다.Ragonnet 파워 리버스 메커니즘은 [6]1909년에 특허를 받은 선형 운동을 위한 범용 공기 또는 증기 구동 서보 앰프입니다.

Elisha Gray의 Telautograph에는 1888년부터 전기 서보메카니즘이 사용되었다.

전기 서보 기구에는 파워 앰프가 필요합니다.제2차 세계 대전에서는 앰피딘을 전력 증폭기로 사용하는 전기 화력 제어 서보메카니즘이 발달했다.UNIVAC I 컴퓨터용 UNISERVO 테이프 드라이브에 진공 튜브 앰프가 사용되었습니다.영국 해군은 1928년 HMS Champion에서 원격 전력 제어(RPC) 실험을 시작했고 1930년대 초에 서치라이트를 제어하기 위해 RPC를 사용하기 시작했다.제2차 세계대전 중에는 RPC가 총기 마운트 및 총기 감독자를 통제하기 위해 사용되었습니다.

현대의 서보메카니컬은 일반적으로 MOSFET 또는 사이리스터 소자로 구축된 솔리드 스테이트 파워앰프를 사용합니다.소형 서보에서는 파워 트랜지스터를 사용할 수 있습니다.

이 단어의 기원은 1868년 J. J. L. 파코에 의해 배의 [7]조종에 사용되는 유압과 증기 엔진을 설명하기 위해 처음 사용된 프랑스의 "Le Servomoteur" 또는 슬레이브 모터에서 유래된 것으로 여겨진다.

가장 간단한 종류의 서보는 뱅뱅 제어를 사용합니다.보다 복잡한 제어 시스템은 현대 제어 이론에서 연구된 비례 제어, PID 제어 및 상태 공간 제어를 사용합니다.

공연의 종류

서보는 피드백 제어 [8]시스템을 통해 분류할 수 있습니다.

  • type 0 servos: 정상 상태 조건에서는 일정한 오류 신호와 함께 일정한 출력 값을 생성합니다.
  • type 1 servos: 정상 상태 조건에서는 null 오류 신호와 함께 일정한 출력 값을 생성하지만, 일정한 기준 변화율은 기준 추적 시 지속적인 오류를 의미합니다.
  • 타입 2 서보: 정상 상태 조건에서는 늘 오류 신호가 있는 일정한 출력 값을 생성합니다.기준의 변화율이 일정하면 기준 추적 시 null 오류가 발생합니다.기준의 가속 속도가 일정하면 기준 추적에 오류가 일정하다는 것을 의미합니다.

서보 대역폭은 명령된 입력의 빠른 변화를 따르는 서보의 기능을 나타냅니다.

「 」를 참조해 주세요.

추가 정보

  • Bennett, S. (1993). A History of Control Engineering 1930–1955. London: Peter Peregrinus Ltd. On behalf of the Institution of Electrical Engineers. ISBN 0-86341-280-7.
  • Hsue-Shen Tsien(1954) 엔지니어링 사이버네틱스, McGraw Hill, HathiTrust 링크

레퍼런스

  1. ^ Baldor Electric Company – 서보 제어 정보2013년 9월 25일 액세스
  2. ^ Anaheim Automation: 서보 모터 가이드.2013년 9월 25일 액세스
  3. ^ BusinessDictionary.com 정의 Wayback Machine에서 2017-03-27을 아카이브했습니다.2013년 9월 25일 액세스
  4. ^ Bennett, Stuart (1986-01-01). A History of Control Engineering, 1800–1930. IET. pp. 98–100. ISBN 978-0-86341-047-5.
  5. ^ 앤드류 벳츠 브라운
  6. ^ 유진 L. 라곤넷, 기관차 제어 메커니즘, 미국 특허 930,225, 1909년 8월 9일.
  7. ^ IEEE Industry Applications Magazine (IEEE 산업 어플리케이션 매거진
  8. ^ G. W. Younkin, 산업용 서보 제어 시스템– Fundamentals and Applications – 제2판, Taylor and Francis, 2007.

외부 링크

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