Abstract
In this paper, we present the model-based fuzzy controller for container cranes which effectively performs set-point tracking control of trolley and anti-swaying control under system parameter and disturbance changes. The first part of this paper focuses on the development of Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy modeling in a nonlinear container crane system. Parameters of the membership functions are adjusted by a RCGA to have same dynamic characteristics with nonlinear model of a container crane. In the second part, we present a design methodology of the model-based fuzzy controller. Sub-controllers are designed using LQ control theory for each subsystem in fuzzy model and then the proposed controller is performed with the combination of these sub-controllers by fuzzy IF-THEN rules. In the results of simulation, the fuzzy model showed almost similar dynamic characteristics compared to the outputs of the nonlinear container crane model. Also, the model-based fuzzy controller showed not only the fast settling time for the change in parameter and disturbance, but also stable and robust control performances without any steady-state error.
본 논문은 파라미터 변화나 외란이 존재하는 환경에서 컨테이너 크레인의 트롤리 위치와 컨테이너의 흔들림을 효과적으로 제어할 수 있는 모델기반 퍼지제어기를 제안한다. 이를 위해 우선 파라미터 변화에 대응할 수 있는 모델링 기법인 T-S 퍼지모델을 구현하고, 소속함수의 파라미터를 실수코딩 유전알고리즘(RCGA)으로 조정하는 문제를 다룬다. 다음으로 퍼지모델의 각 서브시스템에 대해 LQ 제어기 법을 사용하여 서브제어기를 설계하고, 이렇게 설계된 서브제어기를 ROGA로 조정된 퍼지모델의 소속함수로 퍼지결합하여 제안하는 모델기반 퍼지제어기를 구성한다. 시뮬레이션을 통해 RCGA로 조정된 소속함수를 사용하는 퍼지모델은 컨테이너 크레인의 비선형 모델의 출력에 잘 추종하였고, 모델기반 퍼지제어기도 파라미터 변화와 외란이 존재하는 환경에서 강인한 제어를 수행하고 있음을 확인하였다.
