차세대 초대구경 지상 망원경 주축 서보 제어 시스템 요구 사항을 위해 다중 모터 동기 구동 기반 제어 방법을 제안하였다. 4m급 망원경을 기반으로 제어 시스템 하드웨어 구성 요소를 소개하고 EtherCAT 버스 기반 다중 모터 동기 제어 아키텍처를 설계하였다. 방위 분할 호형 영구자석 동기 모터(Segmented Arc Permanent Magnet Synchronous Motors, SAPMSM)와 고도 정렬 모터의 파라미터 보정 방법 및 테스트 결과를 제시하였다. 속도 루프를 최적의 2차 시스템으로 설계하였고, 구조 필터 및 항포화 제어 알고리즘을 도입하여 빠르고 오버슈트 없는 속도 출력을 달성하였다. 토크 파동 측정 문제에 대해 토크 전류 기반 정량 분석 방법을 제안하였고, 모터 전기 각 위상 매칭을 통해 토크 파동을 줄였으며, 확장 칼만 관측기를 도입하여 토크 파동 전방 보상을 실현하였다. 실험 결과, 직접 구동 방식을 사용하는 망원경은 추적대 1차 공진 주파수가 20 Hz 이상이며, 고도 축 이중 구동 아키텍처가 더 우수한 주파수 특성을 가지며, 서보 시스템 속도 루프 대역폭이 6 Hz 이상임을 보였다. 선형 영역의 저속 출력 및 비선형 영역의 고속 출력 모두 빠르고 오버슈트 없는 속도 출력을 달성할 수 있다. 토크 파동 전방 보상 알고리즘 도입 후 고도 축 속도 변동은 0.000868(°)/s에서 0.000341(°)/s로 감소하여 속도 안정성이 현저히 향상되었다. 이 다중 모터 동기 구동 주축 서보 제어 시스템은 대구경 망원경의 고정밀 제어 요구를 충족할 수 있으며, 이후 더 대구경 망원경 제어 시스템 설계에 참고가 될 수 있다.

지상 망원경; 영구자석 동기 모터; 동기 구동; EtherCAT 버스; 항포화; 확장 상태 관측기; 토크 파동