다축 연동 초정밀 공작기계 제어 시스템의 서보 주파수가 초정밀 공작기계의 동적 성능에 미치는 영향을 분석하기 위해 본 연구에서는 시뮬레이션과 실험을 결합한 서보 주파수 매칭 및 성능 평가 방법을 구축하였다. 초정밀 공작기계 서보 제어 시스템 시뮬레이션 모델을 구축하고 단일 제어 변수법을 사용하여 서보 주파수를 조정하여 선로 직선 모터 출력 정밀도와의 관계를 연구하였다. 시뮬레이션 결과, 높은 서보 주파수가 외부 교란이 모터 구동력에 미치는 영향을 억제하는 데 도움이 됨을 나타내었다. 본 연구에서는 추종 오차와 반복 위치 정밀도를 초정밀 공작기계 장비 성능 검증 지표로 삼아 위치 제어 실험 플랫폼을 구축하였으며, 실험 결과 서보 주파수가 높을수록 장비의 추종 오차가 작고 응답 속도가 빠르며 위치 정밀도가 높음을 보였다. 장비 하드웨어 성능 제한으로 인해 서보 주파수가 8kHz를 초과하면 높은 서보 주파수가 데드 타임 비율을 증가시켜 폐쇄 루프 안정성 여유를 약화시키므로 서보 주파수는 8kHz를 초과해서는 안 된다. 서보 주파수와 장비 성능을 직접 연관 짓기 어려운 점을 해결하기 위해 본 연구에서는 선형 상관도 분석을 사용하여 위치 실험 결과와 시뮬레이션 결과를 연관시켜 특성 매개변수와 장비 성능 간의 직접적인 관계를 도출하고 최적 서보 주파수로 8kHz를 선택하였다. 단결정 니켈 선삭 실험에서 다양한 서보 주파수를 사용하였으며, 최적 서보 주파수 제어 하의 초정밀 공작기계 가공 공작물의 S_a 및 P-V가 비최적 서보 주파수 대비 각각 23% 및 13% 향상되었다. 최종적으로 최적 서보 주파수가 표면 품질을 효과적으로 개선하고 초정밀 공작기계 가공 성능을 향상시키며 초정밀 공작기계 제어 시스템 하드웨어 설계와 장비 성능 최적화에 이론적 근거를 제공함을 확인하였다.

초정밀 공작기계;서보 주파수;선형 상관도;반복 위치 정밀도;추종 오차