Optimal Control of a Flexible Manipulator Using Kalman Filter

칼만 필터를 이용한 유연성 매니퓨레이터의 최적 제어

For a one link flexible arm control, quadratic optimal control is applied to the dynamic modilling which is derived from an assumed mode method. For the quadratic optimal control technique, the full state feedback must be obtained for closing the control loop, but because some of the states in the flexible system(e.g. the rate of change of the time dependent variables of the mode shapes) can not be directly measured, state estimator is necessary to achieve the practical implementation of the optimal controller. When disturbances and measurement noise occur, stochastic approach must be applied to estimating the states of the system. Kalman Filter is used as a stste estimator. Through the simulation, the flexible system with state estimator is compared with the flexible system assuming that all the states can be measured.

단일 링크 유연성 로보트 팔의 제어를 위해서 가정 모드 방법으로 유도된 동 특성 모델링에 QUADRATIC-최적제어 이론을 적용하였다. 이 제어 기법에 대한 제어 루우프 구성에는 모든 상태값의 피이트 백을 필요로 하지만 유연성 팔에 있어서 모드형태의 시 종속 변화율은 직접 출력으로부터 피이드백 될수 없기 때문에 최적 제어기를 실현하기 위해서는 상태 추정기의 도입이 필요하게 된다. 특히 시스템에 외란이나 측정에 노이즈가 발생할 때는 확률 추정 방법을 적용해서 상태를 추정해야 하는데 이를 위해서 칼만 필터를 사용하였다. 상태 추정기를 이용한 유연성 메니퓨레이터 팔의 시스템 모델을 모든 상태 값이 직접 측정될 수 있다고 가정한 유연성 시스템 모델과 시뮤레이션을 통해서 비교하였다.