Design of High Performance Hybrid Fuzzy Controller for the zero-crossing speed control of a Hydraulic System

Due to the friction characteristics of cylinders and the rail of a passenger car, in the elevator actuated with hydraulic systems, there exist dead zones, which can not be controlled by a PID controller. In this paper, the friction characteristics of a cylinder is examined, which may cause the abrupt increase of the acceleration in the zero-costing speed region. To overcome the drawbacks of a PID controlled hydraulic elevator system, a zooming fuzzy logic controller is designed and finally an improved hybrid fuzzy controller is proposed. The effectiveness of the proposed control scheme are shown by simulation and experimental results, which the proposed fuzzy hybrid control method yields good control performance not only in the zero-crossing speed region but also in the overall control region including steady-state region.

유압시스템의 극저속 속도제어를 위한 하이브리드 퍼지 제어기의 설계

인버터를 적용한 유압시스템은 펌프의 마찰과 실린더 패킹 및 탑승 카와 레일의 마찰특성으로 인하여 PID 제어기로는 제어가 되지 않는 데드존이 생기게 된다. 본 논문에서는, 우선 유압시스템으로 구동되는 엘리베이터의 극저속 속도영역(zero-crossing)에서 속도가 제어되지 않는 원인이 되는 실린더의 마찰특성을 고찰하고, 이러한 실린더의 마찰특성으로 인하여 기존의 PID 속도제어기로 제어시 발생되는 문제점을 해결하기 위한 줌잉 퍼지룰을 포함한 퍼지제어기를 설계한다. 설계된 퍼지제어기와 PID 제어기의 출력을 비선형과 선형구간으로 나누어 각 제어기가 각각 동작하는 하이브리드 퍼지제어기를 설계한다. 제안된 하이브리드 퍼지제어기는 정속주행구간에서는 PID 제어기를 적용하고 PID제어기로 제어되지 않는 극저속 속도구간에서는 퍼지제어기를 적용하여 유압식 엘리베이터가 실린더의 마찰특성으로 인하여 극저속 속도영역(zero-crossing)에서 속도가 제어되지 않는 문제를 해결하고, 극저속 영역에서 뿐 아니라 정상상태를 포함한 전 운전영역에서의 제어성능이 우수함을 시뮬레이션과 실험을 통하여 보인다.