일반기술

슬라이딩 모드 기법을 이용한 초정밀 위치 결정 시스템 제어

<기술의 개요>본 기술은 초정밀 위치 결정 시스템에 대한 최적 제어방법을 제안하는데 있어, 슬라이딩 모드 제어 기법을 기반으로 LQ(Linear Quadratic) 제어 및 상태 관측 알고리즘을 반영하여 채터링(Chattering) 효과를 감소시켜 외부 노이즈에 의한 비선형성에 강인한 슬라이딩 모드 제어 기반의 최적 제어방법을 제안하는데 그 목적이 있다.<기술의 특징>본 기술에 따른 슬라이딩 모드 제어 기반의 최적 제어방법은 LQ(Linear Quadratic) 제어와 슬라이딩 모드 제어로 구성된다. 슬라이딩 모드 제어는 시스템 상태가 슬라이딩 표면을 가로지를 때 발생하는 제어 입력의 급격한 스위칭으로 인하여 채터링(Chattering) 현상을 발생시키는데, LQ(Linear Quadratic) 제어의 목적 함수를 상태의 흔들림과 제어 입력의 변화량을 최소화시키는 방향으로 정의된다. 그리고, Kalman Filter의 상태관측 알고리즘을 반영하여 초정밀 위치결정 시스템에 대한 모델링을 결정한다. 이렇게 결정된 시스템 모델을 노이즈 요소가 제거된 상태의 일반해로 산출을 하며, 이러한 일반해를 기초로 하여 슬라이딩 평면을 결정한다. 여기서 결정된 슬라이딩 평면에 LQ 제어기를 통하여 피드백 게인을 산출하여 최적제어기를 구현하는데, 이는 외부의 간섭으로부터 강인한 성격을 갖는다. 또한, 여기에다 보조 상태 변수를 적용설계하여 보강되어진 시스템을 슬라이딩 모드 제어에 따른 스위칭 면에 적용하여 슬라이딩 모드 제어 기반의 최적 제어방법을 설정한다. 일반적으로 슬라이딩 모드 제어기에서는 채터링(Chattering) 현상이 가장 큰 문제점으로 인식되는데 LQ(Linear Quadratic) 최적제어를 기반으로 한 슬라이딩 모드 제어기는 이러한 현상을 최소화 시키는 데에 강인한 성격을 갖는다.<기대성과>수 nm의 작은 변위에 이르는 초정밀 위치 제어시스템에 관한 본 기술은 나노 기술의 전반적인 부분에 적용할 수 있으므로, 산업 분야의 전반적인 곳에서 큰 기여를 할 수 있다. 먼저 기술적 측면으로는 나노메카트로닉스 관련 신기술 개발, 나노급 초정밀 시스템의 구현에 기여하며, 고집적 반도체 부품생산을 가능하게 하고 제어, 광학, 반도체, 의료, 전자, 재료 등 초정밀 기술을 기반으로 하는 여러 분야에 유용하게 사용될 수 있을 것이다. 특히 반도체 공정 분야의 경우 외란에 강인성을 지닌 정밀 시스템을 도입 한다면, 웨이퍼의 정렬오차가 그 만큼 최소화되어 직접도 향상을 가져올 수 있다.