• Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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• v.26 no.2
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• pp.61-67
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• 2018

This paper presents a method to apply disturbance observer to PID controller for robustness enhancement of UAVs. The system uncertainties and disturbances bring adverse effects on performance and stability of UAVs. In this paper, we estimate the acceleration disturbances using nonlinear disturbance observer, then compensate disturbances with composite controller. By employing nonlinear disturbance observer and composite controller, we have better performance and robustness than conventional PID controller. The asymptotical stability of nonlinear disturbance observer is presented through theoretical analysis. The estimation performance of nonlinear disturbance observer is evaluated by numerical simulation. And performance of disturbance observer based PID controller is evaluated by comparing the performance with conventional PID controller.

• Journal of the Korean Society of Safety
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• v.18 no.4
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• pp.169-175
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• 2003

In this paper, and estimation method for estimating the states of underwater vehicle systems with external unknown disturbance is proposed. First, the dynamics of underwater vehicle are induced by Taylor series expansion in the vertical plane and horizontal plane, respectively. For constructing the system model, the external efforts, i.e., the sea surface disturbances, the current, wave and etc., are regarded as external unknown disturbances. Thus the disturbance is added as external input into state-space form of underwater vehicle system. To estimate the state of systems with unknown disturbance, a disturbance observer which does not effected the external unknown input is proposed, and the existence condition for the observer is given. Finally, the effectiveness of the proposed disturbance observer for robust control of underwater vehicle systems is verified by using numerical simulation.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 1986.10a
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• pp.503-505
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• 1986

주어진 제어대상 모델에 대하여 제어기를 구성하여 실제로 적용하는 경우 모델의 불일치, 모델링에서 고려하지 않은 외란(disturbance), 측정잡음등에 의하여 성능이 설계시와 달라진다. 실제적용에서도 성능을 계속 유지하기 위하여 제어기는 안정성, 계수변화(parameter variation)에 대한 강인성(robustness), 외란상쇄(disturbance rejection) 및 측정잡음에 둔감함등의 특성을 가져야 한다. 귀환(feedback)을 사용하여 제어기를 구성하는 경우 위의 모든 조건을 만족 시킬 수 없으므로 제어목적에 따라 적당한 조건을 선정하여 중요한 특성을 주로 갖게 한다. 본 논문에서는 쌍동선(small waterplane area twin hull ship-SWATHS)에 대하여 PID, LQ, LQG 제어기를 구성하여 안정성, 계수 변화에 대한 강인성, 외란 상쇄 및 측정잡음의 영향을 비교하였다. 쌍동선의 경우 다른 단동선(mono hull ship)에 비하여 접수면(waterplane)이 적으므로 무게증변을 흡수할 수 있는 복원력이 약하여 적은 외력에도 상하동요(heave)와 종동요(pitch)가 심하게 일어난다. 이러한 동요를 줄이는 것이 쌍동선의 제어목적이다. 본 연구에서는 먼저 선형화된 수직축 운동방정식을 이용하여 선체운동의 모델을 구했으며 중첩의 원리(super-position theorem)에 의하여 주파수 응답의 합으로 파도입력을 모델링 하였으며 제어를 위하여 필요한 측정치는 IMU(Inertial Measurement Unit)에서 제공된다고 가정하였다. 쌍동선의 동요의 원인은 파도, 바람, 조류 등이 있으나 파도에 의한 영향이 가장 크므로 본 논문에서는 파도에 의한 영향만을 고려하였다. 파도는 쌍동선에 외란으로 작용하며 측정할 수 없는 양이므로 PID, LQ 제어에서는 제어모델에 포함되지 않지만 LQG 제어에서는 제어모델에 포함된다. LQG 제어의 경우 제어모델에 파도를 백색잡음으로 가정하고 제어기를 구성한 것 (LQG1)과 2차의 쉐이핑필터(shaping filter)를 사용하여 구성한 것(LQG2)으로 나누었다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.49 no.10
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• pp.821-828
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• 2021

Quadrotors relatively smaller and lighter than other aircraft have a disadvantage of being sensitive to the external disturbances. In order to solve this disadvantage, many studies have been conducted by various control techniques robust to disturbances. In this paper, CMGs (Control Moment Gyros) introducing relatively large control torque with an identical amount of electric powers are applied to cancel the external disturbances. Two CMGs are considered to control the attitude of quadrotors so that a multi-copter installed with two CMGs and four rotors are introduced for this work. Finally, to verify the control performance of the proposed system by the CMGs, a numerical simulation conducted in the given harsh environment.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.39 no.10
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• pp.1045-1052
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• 2015

In this paper, a stabilized control algorithm for the large rotating stand of a long-range surveillance radar (LRSR) system is introduced. The stabilized control algorithm for this large rotating stand system was designed using mathematical plant modeling. The LRSR system is located on high ground and has a wide surface, making it susceptible to the effects of wind, which increases the bearing friction and reduces the stability of the rotating stand. The disturbance caused by the wind was analyzed using computational fluid dynamics (CFD) in this study. The results of the CFD analysis were used to construct a control algorithm for the disturbance . The performance of the proposed control algorithm was demonstrated experimentally and through simulations. The plant model and the control algorithm were constructed in Matlab/Simulink.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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• v.44 no.4 s.316
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• pp.21-26
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• 2007

Output voltage waves of a DC/AC inverter system are likely to be distorted if variable loads e.g. motors or rectifiers exist in the output terminal. This paper designs a disturbance observer-based PI-controller for a single-phase inverter system that is robust against load changes. In this Paper, we regard the output voltage changes due to various loads as disturbances of the control system. Then we design a disturbance observer for estimation of the disturbances caused by the load current and any other error sources (such as parameter uncertainties and model mismatches etc.). In order to test the performance of the proposed control law, simulation studies are carried out for a single-phase inverter system using SimPowerSystem of Matlab Simuink. Compared to a simple PI-control, the disturbance observer-based controller shows enhanced performance in transient responses for step load changes.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2013.06a
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• pp.17-20
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• 2013

Many researches have been conducted in the field of constructing controllers for ships over 20 years. But still, ship automatic track-keeping controllers has not been designed for ship's automatic berthing as they considered nearly constant ship's speed. This study dealt with this problem to design track-keeping control on ship's model of SAE NURI using nonlinear mathematical expression. By using this control, the ship is auto track-kept in fare-way at reducing speed to anchorage place. The simulation results proved that this control can be adapted in ship's auto berthing in near future.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2018.11a
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• pp.173-174
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• 2018

온난화 현상으로 북극 해빙 속도가 가속화되면서 북극 운항 선박이 증가하고 있어 선박의 안전 항해를 위한 기술개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 선박해양플랜트연구소에서 개발 중인 KRISO Arctic Safe Routing System(KARS)의 안전 최적항로 계획 방법의 선박실 운항 추진성능 모델 과 선박 고유의 빙 저항 추진 성능 데이터베이스 구성 내용을 소개하였다. 추진성능 모델은 예인 수조시험의 속도-마력 -RPM 성능 데이터와 실 운항에서 조우할 수 있는 바람, 파도 등의 외란에 기인하는 부가저항 및 빙해수조 결과를 바탕으로 다양한 빙상환경에 따른 빙 성능 추정결과를 활용하여 ISO15016: 2002 기반으로 Calm sea 및 빙 해역에서의 선박 속도-마력 성능에서 외란에 의한 부가저항에 따른 소요마력 및 속도변화를 추정하도록 하였다. 제안된 성능모델은 최적 북극항로 탐색 모듈과 결합되어 안전한 북극항로를 도출할 수 있음을 확인하였다.

• Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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• v.24 no.1
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• pp.55-61
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• 2016

In this work a guidance and control system for an a powered ram air parafoil under wind disturbance is considered. After analyzing a 6 Dof and 9 Dof nonlinear dynamic models of the parafoil, wind effect is added to them. In order to actively respond to the wind acting on the transverse direction of the vehicle a new guidance algorithm is proposed. After a Hardware-In-the-Loop Simulation (HILS) study, flight tests are performed to demonstrate its potential under wind disturbances.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2012.05a
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• pp.539-540
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• 2012

최근까지 무인 항공기는 군사적인 목적으로 활용하기 위해 활발하게 연구 되어 왔다. 근래에 들어 레저용, 또는 상업용으로 활용도가 급격히 증대되고 있다. 이에 국내외의 대학 및 연구기간에서 무인항공기의 자동비행 제어시스템을 위한 연구를 활발히 진행되고 있다. 최근 들어 무인항공기로 제어하기가 쉽고 활용도가 높은 쿼드로터 비행체가 각광을 받고 있는데 이미 많은 연구가 진행되어 왔다. 이러한 쿼드로터는 4개의 로터의 속도 제어로 비행체의 위치제어가 가능하다. 쿼드로터의 구조적인 이점으로 제어가 쉬운 반면 바람과 같은 외란에 매우 취약하다는 단점이 있어 실제 위치 제어가 쉽지가 않다. 본 논문에서는 외란(disturbance)에 취약한 쿼드로터의 위치제어를 안정하게 제어하기 위해 비행체의 자세 측정 센서인 관성측정장치(Inertial Measurement Unit)를 만들어 비행체의 자세를 측정 할 수 있도록 하였다. IMU는 자이로(Gyro)와 가속도(Accelerometer) 센서를 융합하여 비행체의 Roll, Pitch, Yaw 자세를 계측할 수 있도록 하였다. 본 논문에서는 일반적인 PID 제어기법을 적용하여 기존의 쿼드로터의 비행체에 대한 제어 성능을 실험을 제시하고자 한다.