• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.514-516
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• 2005

압전 구동기(Piezo actuator)는 수 나노미터 수준의 위치정밀도와 고분해능을 가지고 있으나 비선형 특성인 히스테리시스(Hysteresis)는 정상상태에서 위치 오차를 발생하는 주요 원인이 된다. 현재까지 히스테리시스를 보상하기 위해 피 프 포워드 제어 방법, Pl 제어 방법, $H_{\infty}$제어 방법 등이 연구되어 왔지만 저주파 대역의 외란(disturbance)까지 고려하여 시스 템을 주파수 영역에서 설계, 분석하는 방법에 대한 연구는 미흡하였다. 본 논문은 압전 구동기의 위치 제어를 위한 제어기의 설계와 이를 주파수 영역에서 분석하는 내용을 다룬다. 제어기의 설계는 히스테리시스를 보상하기 위해 극점 배치 방법과 외란 관측기(Disturbance observer)를 기본으로 하였으며 적분제어를 적용하여 시스템 민감도(sensitivity)를 개선하였다. 시뮬레이션과 실험을 통하여 설계한 제어기가 히스데리시스에 대한 보상과 민감도의 개선에 효율적임을 검증하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권8호
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• pp.1196-1202
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• 2009

본 논문에서는 ROV 제어 시스템 구축을 위하여 관측기를 이용한 수중환경 추정기 설계를 다룬다. 먼저, 수중환경변화는 ROV 시스템의 입력항목에 가해지는 외부외란으로서 다루어질 수 있으며, 이러한 수중환경변화를 추정하기 위하여 외부외란에 영향을 받지 않는 PI 관측기를 제안한다. 이후 본 논문에서는 계단형 및 정현파형 수중환경변화를 가정하여 제안한 방법에 대해 시뮬레이션을 행하였으며, 그 결과 유효성을 확인하였다. 향후, 본 제안법을 ROV 시스템에 대한 햅틱제어기 설계에 이용하고자 한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.899-906
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• 2020

전동기의 제어에 있어서 전동기의 수학적 모델 오차와 작용하는 외란에 대해서 강건하며 정밀한 제어의 성능을 요구한다. 강건하며 정밀한 제어를 위하여 외란 관측기를 설계하여 부하변동을 추정하고, 공칭 시스템으로 설계된 백스텝핑 제어기에 적용하였다. 설계된 시스템의 제어 성능을 확인하고자 120 [W]급의 BLDCM(Brushless Direct Current Motor)에 적용하여, 위치제어 및 속도제어의 결과 외란을 극복하고 정상상태 오차가 영으로 수렴하며, 점근적 안정한 결과를 확인할 수 있다.

• 전력전자학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.324-331
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• 2007

본 연구에서는 슬라이딩 모드 관측기를 사용한 리튬 배터리의 충전량 예측방법에 대해서 논의한다. 배터리의 비선형 회로 모델링 기법이 소개되고 슬라이딩 모드 관측기를 사용한 충전량 예측기의 설계 방법이 논의된다. 기존의 복잡한 배터리 모델링 방법 대신, 단순화된 저항-커패시터 모델링 방법이 본 연구에서 사용되었다. 단순화된 모델에 의해 발생되는 오차나 불확실성은 슬라이딩 모드 관측기에 의해 보상되었다. 슬라이딩 모드 관측기의 구조는 단순하지만, 모델링 에러나 외란에 대해서 강인한 특성을 보여준다. 제안된 제어기의 수렴성은 등가제어 방법에 의해서 증명되었다. 제안된 시스템의 성능은 UDDS (Urban Dynamometer Driving Schedule) 시험에 의해서 증명되었다. 시험 결과 제안된 시스템은 실제 주행 환경에서도 우수한 추적 성능을 보여주었다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제44권4호통권316호
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• pp.21-26
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• 2007

본 논문에서는 광범위하게 적용되고 있는 단상 인버터 시스템에 대한 강인성을 향상시키기 위해 외란관측기 기반의 PI-제어기 설계 방법을 제안한다. 출력 단에 모터나 정류기와 같은 가변부하가 존재할 경우, 인버터의 출력 전압은 변동하기 쉬우며 바람직하지 않은 과도현상을 보일 수 있다. 본 논문에서는 가변부하에 의해 발생하는 출력 전압의 변화를 시스템의 외란에 의한 결과를 간주하여 부하 전류와 시스템의 불학실성에 의한 오차 (파라미터 변화나 잘못된 모델링과 같은)를 보상하는 외란관측기 기반 제어기를 설계한다. Matlab Simuink의 SimPowerSystem을 이용하여 단상 인버터 시스템에 대한 외란관측기 기반 제어기의 성능을 입증한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.265-276
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• 2017

본 논문에서는 하중 적분 PDC 제어 기법과 T-S 퍼지 외란 관측기를 이용한 강인하면서도 보다 정확한 이동 로봇의 궤도 추적 제어 방법을 제안한다. 하중 적분 PDC 제어 기법은 PDC 제어 기법에 하중 적분 항을 추가함으로써 정상상태 오차를 감소시켜 준다. T-S 퍼지 외란 관측기는 T-S 퍼지 모델로 표현된 비선형 시스템에 대해 외란을 추정하고 상쇄시킬 수 있도록 한다. 따라서, T-S 퍼지 외란 관측기에 기반한 궤도 추적 제어기는 강인한 궤도 추적 성능을 보여준다. 또한, 본 연구에서는 $B\acute{e}zier$ 곡선에 의한 가속도 제한을 갖는 경로 설계 방법에 의해 초기 접근 경로를 설계함으로써, 이동 로봇의 초기 위치가 기준 궤도의 초기 위치와 다를 때 제어 입력이 매우 커지게 되어 실제적으로 사용할 수 없게 되는 문제를 해결한다. 제안된 궤도 추적 제어기의 성능을 시뮬레이션을 통해서 입증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1831_1832
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• 2009

본 논문에서는 유연관절 로봇 팔 제어를 위한 토크센서 기반의 외란에 강인한 제어기 설계를 다루고 있다. 로봇은 관절의 토크센서를 통해 관절에서 발생하는 토크의 측정이 가능하며 외란에 강인한 제어기 설계를 위해 외란 관측기가 적용 되었다. 외란관측기는 시스템에 작용하고 있는 외란을 상쇄하는 역할을 한다. 본 논문에서 설계된 제어기의 성능은 컴퓨터 모의실험을 통하여 확인하도록 한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.301-308
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• 2017

본 논문은 외란관측기 개념을 이용하여 두 대의 협력적인 발전기를 갖는 풍력발전기의 발전 및 요잉 제어기 설계 방법을 제안한다. 협력형 풍력발전기란 날개축으로부터 공급된 풍력 에너지를 두 대의 발전기를 통하여 협력적으로 전기 에너지로 변환하는 차별화된 구조의 풍력발전기를 의미한다. 이 구조에서 두 대의 발전기는 독립적으로 제어가 가능하기 때문에 두 발전기의 발전부하를 적절하게 협력적으로 제어함으로써 발전과 동시에 추가적인 요잉 메커니즘 없이 넛셀의 요잉제어가 가능하다. 이러한 구조적 특징을 이용하여 본 논문에서는 협력형 풍력발전기의 발전 및 요잉제어가 안정적으로 실행될 수 있도록 외란관측기를 기반으로 하는 제어기를 설계하고 이를 소형발전기 시스템에 적용하여 그 성능을 실험적으로 검증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.81-82
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• 2008

제어대상 시스템에 시간지연과 외란이 동시에 존재하는 경우, 스미스 예측기와 외란 관측기를 함께 사용하면 시간지연과 외란으로 인한 시스템의 성능저하를 완화할 수 있다. 또한 유동적인 시간지연에 대비하여 시간지연을 갖는 2차 시스템 모델링 기법으로 설계된 PID 제어기를 이용하면 시간지연에 대해 강인한 제어 시스템을 얻을 수 있다. 한편, 이전에 사용된 2차 시스템 모델링 기법의 적용범위가 한정되어 있어 이 방법은 적분 공정을 포함하는 시스템의 제어 문제에는 적용되지 못하였다. 본 논문에서는 적분공정을 포함하는 시스템에 적용될 수 있는 새로운 2차 시스템 모델링 기법의 PID 제어기를 통해 외란과 시간지연에 강인한 제어기 설계 기법을 제안한다. 모의실험을 통해 이전의 방법과 그 성능을 비교한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제29권4호
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• pp.591-599
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• 2005

This paper proposes a systematic design methodology for high-speed/high-precision servomechanisms by using a disturbance observer. A multiplicative uncertainty model and a two degree-of-freedom controller composed of a disturbance observer (DOB) and a PD controller are considered as subsystems. Analysis of the system performance, such as internal stability and bandwidth of a servomechanism according to subsystem parameters is conducted for better understanding of the dynamic behavior and interactions among the subsystem parameters. Then, an integrated design methodology, where the interactions are considered simultaneously, is applied to design processes of the servomechanism. The tradeoff relationship between disturbance suppression and measurement noise rejection of the DOB is considered through the design process. Numerical case studies show the improved possibility to evaluate and optimize the dynamic motion performance of the servomechanism. Moreover, the disturbance observer designed based on the proposed design methodology yields excellent disturbance suppression performance.