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AI-Based Active Running and Motor Control
AI-Based Active Running and Motor Control
New Rail uses separate motors and inverters to drive the left and right cylindrical running wheels independently.
The AI unit calculates the target rotational speeds or their ratio. The active-running control unit commands the inverters, which control the motors to follow these targets.
This connects AI-generated control information to wheel rotation, running distance and whole-bogie steering.
1. From AI Targets to Independent Wheel Drive
1. From AI Targets to Independent Wheel Drive
The AI unit uses the virtual rail and operating data to determine the required rotational speeds of the left and right wheels.
On straight track, the targets produce matching running distances. On curves, they produce the different distances required by the inner and outer paths. The resulting distance difference steers the complete single-axle bogie.
AI Unit → Active-Running Control Unit → Left and Right Inverters → Motors → Cylindrical Running Wheels
The virtual rail provides the digital reference for these targets, while the motors and inverters turn them into actual wheel movement.
2. Vector Control Implements the Speed Targets
2. Vector Control Implements the Speed Targets
In the permanent-magnet synchronous motor (PMSM) embodiment, each inverter uses vector control.
The inverter measures the motor’s three-phase currents and rotor position, then transforms the measured currents into flux-producing and torque-producing components. These components are controlled to drive the motor according to its target rotational speed.
The higher-level running objective is the target rotational speed or left–right speed ratio. Torque-producing current is a lower-level drive variable used to achieve that objective.
Speed-priority control therefore does not mean that torque is uncontrolled. The inverter regulates motor current and torque to implement the required wheel speed.
3. Feedback Keeps Independent Wheels Coordinated
3. Feedback Keeps Independent Wheels Coordinated
Wheel-rotation or motor-position sensors provide the actual rotational speeds. The active-running control unit compares these measurements with the targets and adjusts the inverter commands.
The controller can also use torque-producing current, wheel load and running-distance information together to identify an imbalance between independently driven wheels. It can then make small corrections to the relevant wheel’s target speed.
The purpose is to make each wheel follow its required running distance—not to force every wheel to rotate at the same speed.
AI determines the motion targets; inverter vector control and sensor feedback implement them.
Email : parkkyeungsik@gmail.com
LinkedIn : https://www.linkedin.com/in/kyeungsik-park-58b879281/?locale=ko
인공지능 기반 능동주행과 모터 제어
인공지능 기반 능동주행과 모터 제어
New Rail은 좌우 원통주행바퀴에 각각 전동기와 인버터를 연결하여 독립적으로 구동합니다.
인공지능유닛은 좌우 바퀴의 목표 회전속도 또는 회전속도 비율을 산출합니다. 능동주행 제어유닛은 이 목표값으로 인버터를 제어하고, 인버터는 각 전동기가 목표 회전속도를 추종하도록 구동합니다.
이러한 제어구조가 AI의 제어정보를 바퀴의 회전과 주행거리, 대차 전체의 능동조향으로 연결합니다.
1. AI의 목표값에서 좌우 독립구동으로
1. AI의 목표값에서 좌우 독립구동으로
인공지능유닛은 가상레일과 운행데이터를 이용하여 좌우 바퀴에 필요한 목표 회전속도를 산출합니다.
직선에서는 좌우 주행거리가 일치하도록 하고, 곡선에서는 내측과 외측 경로에 필요한 주행거리 차이를 형성합니다. 이 주행거리 차이가 1축대차 전체의 조향으로 이어집니다.
인공지능유닛 → 능동주행 제어유닛 → 좌우 인버터 → 좌우 전동기 → 원통주행바퀴
가상레일은 목표값을 정하는 디지털 기준이고, 인버터와 전동기는 그 목표값을 실제 바퀴 운동으로 구현합니다.
2. 목표 회전속도를 구현하는 벡터제어
2. 목표 회전속도를 구현하는 벡터제어
영구자석 동기모터(PMSM)를 사용하는 실시예에서는 각 인버터가 벡터제어를 수행합니다.
인버터는 전동기의 3상 전류와 회전자 위치를 측정하고, 측정한 전류를 좌표변환하여 자속 성분 전류와 토크 성분 전류로 구분합니다. 이 전류 성분을 제어하여 전동기가 목표 회전속도에 맞게 회전하도록 합니다.
상위 주행목표는 목표 회전속도 또는 좌우 회전속도 비율이며, 토크 성분 전류는 그 목표를 구현하는 하위 구동변수입니다.
따라서 회전속도를 우선한다는 것은 토크를 제어하지 않는다는 뜻이 아닙니다. 인버터가 전류와 토크를 조절하여 필요한 바퀴 회전속도를 구현하는 것입니다.
3. 센서 피드백으로 독립구동의 오차 보정
3. 센서 피드백으로 독립구동의 오차 보정
바퀴 회전수 센서나 전동기 회전위치 센서로 실제 회전속도를 측정합니다. 능동주행 제어유닛은 실제값과 목표값을 비교하여 인버터의 제어값을 보정합니다.
또한 토크 성분 전류, 바퀴하중과 주행거리 정보를 함께 이용하여 독립구동 바퀴 사이의 불일치를 판단하고, 필요한 바퀴의 목표 회전속도를 미세하게 조정할 수 있습니다.
이는 모든 바퀴를 같은 속도로 회전시키는 제어가 아니라, 각 바퀴가 해당 경로에서 필요한 주행거리를 형성하도록 맞추는 제어입니다.
AI가 주행목표를 정하고, 인버터의 벡터제어와 센서 피드백이 그 목표를 실제 운동으로 구현합니다.
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