관측기를 이용한 강인한 디지털 로보트제어

Design of a Digital Robust Control Using Observer for Manipulator

본 논문에서는 외란이 존재하는 로보트 시스템에 대하여, 축소차수관측기를 사용하여 강인한 디지털 제어기의 설계방법을 다루었다. 대부분의 로보트 매니퓰레이터 경우는 상태변수 모두를 측정할 수 없기 때문에 측정할 수 없는 상태변수들은 추정되거나 재구성되어야 한다. 또 다른 문제점들은 미분불가능한 쿨롱마찰력과 같은 비선형 성분, 중력에 의한 외란, 그리고 구동모터와 매니퓰레이터 사이에 존재하는 뒤틀림 스프링 효과이다. 제어기의 설계는 측정가능한 상태변수와 축소차수 관측기에 의하여 추정한 상태변수들을 궤환시키고 출력 쪽에 이산적분기를 첨가하여 구성하였다. 제어기의 궤환이득은 우선 최적제어이론에 의해 구하고, 만약 시스템 응답이 리미트싸이클을 가지면 혼성시스템에 대한 기술함수법을 적용해서 제어기의 이득을 재조정하여 리미트싸이클을 제거하였다.

This paper is concerned with the design of a robust digital controller using reduced-order observer on a robotic manipulator under the disturbance. In most cases of robotic manipulator since all state vectors are not measurable, the unmeasurable state vectors must be estimated or reconstructed. Other problems are caused by the nonlinear element like as nondifferentiable Coulomb friction, disturbance due to the gravitational pull, and the torsional spring effect of a link between the drive motor and the manipulator arm. The controller is based on feeding back the observable variables and the estimated state variables which are generated by the observer, and augmenting the system by additional discrete integrators. The feedback gain parameters are obtained by first applying the optimal control theory and then readjusting the feedback parameters to eliminate the limit cycle by using describing Function for nonlinear hybrid system.