Stewart Platform Adaptive Control

(항공기) 시뮬레이터 분야에 종사하는 회사를 다니며 AC 서보모터 제어를 주로 하는 팀에 소속되어 있는 직장인입니다.

 

지금까지 가장 많이 적용한 관련 시스템으로는..

 

1. Stewart Platform이라고 불리는 6자유도 이상(+무한턴 Yaw 테이블, or 트레드밀, 레일 등 추가 가능)의 자세, 속도, 가속도 등 운동감 제공을 위한 모터제어를 위해 classical washout filter 기반의 motion cueing 알고리즘을 적용하여 inverse kinematics를 통한 지령생성 및 모터 제어기를 개발하였습니다.

 

2. Control Loading System이라고 불리우는 항공기의 조종간(자동차로 치면 핸들)에 제공되는 반력(시동여부, 유압인가 여부, 기타 augmentation on/off 여부) 특성을 모의하는 장비를 개발하였고 특허(1020614840000, 모의비행훈련장치의 조종반력시스템에 대한 QTG 검증의 자동 수행 방법 및 자동 QTG 검증이 가능한 조종반력시스템)에 등록한 것과 같이 가상 질량기반의 제어기를 설계하여 원하는 힘을 질량으로 나누어 가속도를 산출하고 이를 적분하여 속도, 위치 지령을 통해 국토교통부 및 미연방항공청(FAA)의 시뮬레이터 최고 등급을 만족하는 자동검증기술 또한 개발하였습니다.

 

3. Seat Shaker 라고 불리우는 회전익 항공기의 로터회전에 따른 좌석진동을 모의하기 위해 서보모터 제어기를 개발한 사례도 있습니다. 단순 편심모터를 통해서는 진동의 주파수와 진동을 모두 조절하기가 어렵기 때문에 편심모터 대신 고용량의 서보모터를 사용하여 개발하였으나 최근에는 우퍼 스피커 방식의 진동장치도 개발하여 납품하고 있습니다.

 

여담 : 상대적으로 크고 무거운 H/W를 다루는 분야이다 보니 S/W 버그, 튜닝 실수 등으로 구조물을 아작내거나 전기 배선 오류/합선 등으로 수차례 폭발을 시켜본 경험이 있네요.. 모두들 항상 안전에 유의하셔서 보람찬 개발을 하셨으면 합니다. 감사합니다~
 

제가 아직 많이 부족해서.. 완전히 만족하는 제품은 찾지 못하였지만, 아래와 같이 사용했던 AC 서보모터 드라이버 솔루션을 공유합니다.

(완제품 상용 제품을 사용하고 상위제어기 쪽만 저희가 담당을 하고 있어서 본 퀘스트의 취지에 부합하는지 잘 모르겠습니다..ㅠㅠ)

 

1. (로크웰)삼성(현 RS Automation)社의 PCI 카드 타입 MMC 컨트롤러와 CSD 시리즈의 드라이버를 주로 사용했었습니다.

 

2. 어느순간 EtherCAT이라는 인터페이스가 모터 제어 쪽에서는 대세가 되고 있는 것 같아 LS 메카피온社의 MXP라는 EtherCAT 기반 Soft 모션 컨트롤러와 L7NH 드라이버를 사용하기 시작하였고, 꾸준히 업데이트가 이루어 지고 있어 Realtime 성능이 요구되지 않는 환경에서는 현재 가장 많이 사용하고 있는 솔루션입니다. PC에서 API를 통해 어플리케이션을 개발하여 사용하고 있는데 Multipog라는 PLC 기반 개발환경에서는 Realtime task도 만들 수 있다고 알고 있어서 기회가 된다면 이쪽 솔루션으로도 개발을 고려중입니다.

 

3. Realtime 환경에서 2000~5000Hz 이상의 정밀한 제어가 필요한 경우에는 리눅스에 Realtime 커널을 패치하여 직접 제작한 ISA 카드 타입의 모션컨트롤러를 사용하여 삼성 CSD 드라이버를 사용하였습니다.

 

4. 윈도우 환경에서 Realtime이 요구되는 경우에는 Interval Zero社의 RTX라는 RealTime eXtension을 설치하여 Kollmorgen社의 PCI 카드 타입 XMP, ZMP 컨트롤러(QMP는 Realtime 미사용 시에만 사용 경험 보유)와 S200 드라이버를 사용하였습니다. Kollmorgen社에서 RTX 드라이버를 Windows XP 까지만 개발하여 OS가 단종되기 전 까지는 가장 만족하며 사용했던 솔루션이었습니다. 참고로 인터페이스는 SynqNet을 사용하였고 Yaskawa社의 SynqNet 지원 드라이버와도 사용해 보았습니다.

 

5. 최신 OS 환경에서 Realtime 요구에 따라 최근에는 뉴로메카社의 STEP 이라는 루분투+Xenomai OS 환경에서 EtherLab Soft 모션 컨트롤러 기반 컴퓨터에서 Kollmorgen社의 AKD 드라이버를 사용하고 있고 현재는 LS 메카피온社의 L7NH 드라이버와 인터페이스를 개발하고 있습니다.

 

PS. Windows 기반 Realtime 요구를 충족할 수 있는 INtime, WMX 등의 다른 솔루션도 꾸준히 찾아보고 있고 EtherCAT PLC Open 라이브러리를 활용한 모션제어 API 개발이나 장비 없이 구동을 모의해 볼 수 있는 시뮬레이션 SW 개발에도 관심이 있습니다. 혹시 관련 개발 사례같은걸 찾아볼 수 있을까 기대하며 퀘스트 참가글을 올립니다. 감사합니다.