Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems (한국지능시스템학회논문지)

Korean Institute of Intelligent Systems (한국지능시스템학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A Two-Degree-of-Freedom-Controller for DC Motors Using Inverse Dynamics and the Fuzzy Technique

역동력학과 퍼지기법을 이용한 DC 모터용 2자유도 제어기

  • 김병만 (현대중공업(주) 기술개발본부) ;
  • 김종화 (한국해양대학교 기계·정보공학부) ;
  • 유영호 (한국해양대학교 기계·정보공학부) ;
  • 진강규 (한국해양대학교 기계·정보공학부)
  • Published : 2002.02.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this paper, a Two-Degree-of-Freedom-Controller(TDFC) for DC motors based on inverse dynamics and the fuzzy technique is presented. The proposed controller includes the inverse dynamic model of a DC motor system, a prefilter and a fuzzy compensator. The model of the system is characterized by a nonlinear equation with coulomb friction. The prefilter eliminates high frequency effects occurring when the inverse dynamic model is implemented. The fuzzy compensator is designed for tracking the change of the reference input and simultaneously regulating the error between the reference input and the system output which can be caused by disturbances. The optimal parameters of both the model and the compensator are identified by a real-coded genetic algorithm. An experimental work on a DC motor system is carried out to verify the performance of the proposed controller.

본 논문에서는 역동력학과 퍼지기법을 기반으로 하는 DC 모터 속도제어용 2자유도 제어기를 설계한다. 제안된 제어기는 DC 모터 시스템의 역동력학 모델, 전처리필터와 퍼지보상기로 구성된다. 모델은 쿨롱마찰을 내포하는 비선형 방정식으로 표시되며, 전처리필터는 역동력학 모델에 의해 유발될 수 있는 고주파 영향을 막아주며, 퍼지보상기는 모델의 불확실성, 외란 등으로 인한 오차를 보상한다. 퍼지보상기는 기준 입력 변화에 대한 추종성능과 외란에 대한 오차 제거성능을 동시에 개선하도록 설계된다. 모델과 보상기의 파라미터는 각각 실수코딩 유전알고리즘으로 추정되고 동조된다. 제안된 기법의 유효성은 실험을 통해 검증된다.

Keywords

References

  1. W. Leonhard, Control of Electrical Drives, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1996 .
  2. T. Kenjo and A. Sugawara, Stepping Motors and Their Microprocessor Controls, Oxford University, 1996.
  3. C. E. Garcia and M. Morari, "Internal Model Control I: A Unifying Review and Some New Result," Industrial Engineering Chemistry Research, vol. 21, pp. 308, 1982.
  4. Y. F. Li and C. C. Lau, "Development of Fuzzy Algorithms for Servo Systems," IEEE Gontr. Syst. Mag., vol. 9, no. 3, pp. 65-72, 1989. https://doi.org/10.1109/37.24814
  5. S. Kawaji and N. Matsunaga, "Generation of Fuzzy Rules for Servomotor," Proc. IEEE Int. Workshop on Intelligent Motion Control, Istanbul, Turkey,pp. 77-82, 1990.
  6. T. Sugie and T. Yoshikawa, "General Solution of Robust Tracking Problem in Two-Degree-of Freedom Control Systems," IEEE Trans. Automat. Gontr., vol. AC-31, pp. 552-554, 1986.
  7. T. Takagi and M. Sugeno, "Fuzzy Identification of Systems and Its Applications to Modeling and Control", IEEE Trans. on Sys., Man and Cyber., vol. 15, no. 1, pp. 116-132, 1985.
  8. K. Tanaka and M. Sugeno, "Stability Analysis and Design of Fuzzy Control Systems," Fuzzy Sets and Systems, vo!. 45, pp. 135-156, 1992. https://doi.org/10.1016/0165-0114(92)90113-I
  9. J. J. Grefenstette, "Optimization of Control Parameters for Genetic Algorithms," IEEE Trans. Syst., Man, Cybern., vol. SMC-16, no.1, pp. 122-128, 1986.
  10. 허남호, 남광희, "역동력학을 이용한 교류 전동기 전류제어기," 제어.자동화.시스템공학 논문지, 제6권, 제1호, pp.26-32, 2000.
  11. 이현식, 진강규, "유전알고리즘을 이용한 비선형시스템의 퍼지 모델링 및 제어", 대한전기학회 하계학술대회 논문집, B편, pp.581-584, 1998.
  12. 진강규, 주상래, "실수코딩 유전알고리즘에 관한 연구," 제어.자동화.시스템공학 논문지, 제 6편, 제 4호, pp. 268-275, 2000.
  13. 진강규, 유전알고리즘과 그 응용, 교우사, 2000.