Abstract
This paper presents a procedure for designing command to maneuver flexible structure with very little residual vibration, even in the presence of modeling errors. For the open loop maneuver, the various shaped profiles using multiple step inputs delayed in time are considered for robustness and compared with the responses of rigid body and flexible body in virtue of simulations and experiments. Input shaping generates vibration-reducing shaped commands through convolution of an impulse sequence with the desired command. A flexible model with a cylindrical hub and four symmetric appendages is considered to examine the responses to real plant, and to illustrate the effectiveness of the proposed shapers. The appendages are long and flexible, leading to low frequency vibration under any control action. It is shown by a series of simulation that a properly designed feedback controller with input shaper performs well, as compared with open loop controller with input shaper. The control objective is to achieve a fast settling time of residual vibration to flexible structure and robustness (insensitivity)to plant uncertainty, to eliminate residual vibration.
본 연구는 모델링 오차를 갖는 유연구조물의 잔류진동을 억제하는 입력설계에 대한 방법이다. 개루프 제어방법으로 시간지연방법을 이용하여 여러 가지 형태로 설계된 입력을 사용하여 유연구조물의 강체운동과 잔류진동을 억제함을 시뮬레이션과 실험을 통해 비교 확인해 보았다. 또한 모델 오차에 대한 강인성 측면에서도 해석적으로 개루프 시스템에서 검토해 보았다. 여기서 사용된 입력설계(Input-Shaping) 방법은 일련의 임펄스 콘볼류션을 이용하여 진동이 제어되는 입력을 설계한다. 실린더 모양의 허브와 양쪽에 유연한 날개 모양을 가진 모델이 실험에 이용되었으며 제안된 입력설계 명령과 설계되지 않은 명령에 대한 강체운동과 구조물의 잔류진동을 측정하여 입력설계 방법의 효과를 확인하였다. 날개모양의 구조물은 길고 유연하여 운동 상태에서 낮은 주파수 진동을 수반하는 구조물이다. 또한, 적절히 설계된 입력이 폐루프 제어시스템의 입력으로 사용할 때의 응답을 개루프 제어시스템의 응답과 비교하기 위해 해석적 방법을 통해 살펴보았다. 제어의 목적은 강체의 빠른 정착시간, 유연 구조물의 빠른 잔류진동 감쇄, 모델의 불확실성에 대한 강인성 등을 검토해 보는 것이다.
