• Title/Summary/Keyword: 상태 변수추정기

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State Estimator and Controller Design of an AR Drone with ROS (ROS를 이용한 드론의 상태 추정과 제어기 설계)

  • Kim, Kwan-Soo;Kang, Hyun-Ho;Lee, Sang-Su;You, Sung-Hyun;Lee, Dhong-Hun;Lee, Dong-Kyu;Kim, Young-Eun;Ahn, Choon-Ki
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2018.10a
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    • pp.434-437
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    • 2018
  • 본 논문에서는 ROS (Robot Operating System)에 대해서 소개하고 ROS를 이용해 드론의 제어기와 필터를 구현해본다. 드론이 강인한 성능을 보이기 위해서는 기체의 상태에 대한 더 정확한 추정이 필요하다. 드론이 기체좌표계로 출력하는 각 축(x축, y축, z축)에 대한 선속도, 선가속도를 더 정확히 추정하기 위해 칼만 필터를 설계하며 칼만 필터를 통과한 상태 변수를 제어 입력으로 하는 PID(Proportional Integral Derivative) 제어기를 설계한다. 실험적인 부분에서는 제어기와 자율 주행 알고리즘을 접목시켜 드론이 자신의 상태를 추정하고 알고리즘을 순차적으로 진행하는 과정을 살펴본다. 마지막으로 알고리즘을 통해 드론의 임무 수행 여부를 살펴보고 정밀한 제어를 위한 추가적인 제어기 설계 방법과 연구 방향을 제시하고자 한다.

ANN Sensorless Control of Induction Motor with AFLC Controller (AFLC 제어기에 의한 유도전동기의 ANN 센서리스 제어)

  • Choi, Jung-Sik;Ko, Jae-Sub;Chung, Dong-Hwa
    • The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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    • v.11 no.3
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    • pp.224-232
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    • 2006
  • The paper proposes the artificial neural network(ANN) sensorless control of induction motor drive with adaptive fuzzy logic controller(AFLC). Also, this paper proposes the speed control of induction motor using AFC and estimation of speed using ANN controller. The back propagation neural network technique is used to provide a real time adaptive estimation of the motor speed. The error between the desired state variable and the actual one is back-propagated to adjust the rotor speed, so that the actual state variable will coincide with the desired one. The proposed control algorithm is applied to induction motor drive system controlled AFLC and him controller. And this paper is proposed the results to verify the effectiveness of the AFLC and ANN controller.

Design of Nonlinear Unknown Input Observer by SDRE Method and Fault Detection of Reaction Wheels (SDRE 기법을 이용한 비선형 미지입력 관측기 설계와 반작용 휠의 고장 검출)

  • Yoon, Hyungjoo;Jin, Jaehyun
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.41 no.4
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    • pp.284-290
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    • 2013
  • The authors propose a nonlinear unknown input observer to estimate the angular speed of a satellite and to detect faults of reaction wheels. Input values are necessary to estimate the angular speed. Therefore, estimation errors are inevitable if faults occur in actuators or reaction wheels. Unknown input observers are useful to estimate the states of a system without being affected by unknown faults. The authors have designed a nonlinear unknown input observer by using the SDRE method and verified the proposed observer via numerical simulations. In spite of various and simultaneous faults, we have estimated the states and detected faults exactly by the proposed nonlinear unknown input observer.

A Study on tractive effort control for Railway Vehicle (철도차량의 최대견인력 제어를 위한 연구)

  • Chung, Choon-Byeong;Kim, Dae-Gun;Hahm, Nyun-Gun;Lee, Sang-Chip;Jeon, Kee-Young;Lee, Hun-Gu;Han, Kjyung-Hee
    • Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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    • 2005.05a
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    • pp.265-269
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    • 2005
  • 본 논문에서는 최대 견인력 제어를 위해서 최소 차원 부하 토크 외란 관측기를 이용하여 점착력 계수를 추정하고 추정한 점착력 계수의 미분치를 PI 토크 제어하는 Anti-slip제어를 제안한다. 최소차원 부하 토크 외란 관측기는 회전자의 위치 정보와 토크 전류의 정보를 이용하여 부하 외란토크를 추정하고, 부하 외란 토크에 철도차량 상수를 이용하여 점착력 계수를 추정한다. 또한 부하토크외란 관측기는 구조가 간단하며, 시스템의 외란 및 각종 제어이득, 시스템의 상수 변화에 대해서도 견실한 견인력 제어 특성을 가지고 있다. 이와 같은 시스템의 모델링과 전동기 토크에 대한 회전자의 위치 정보를 이용하여 최소차원 부하 토크 외란 관측기의 상태변수인 점착력 계수를 추정하고, 추정한 점착력 계수의 미분치를 PI토크 Anti-Slip제어하여, 최대 견인력 제어가 되도록 하였다.

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Assessment of Internal Pressure Fragility of Containment Buildings considering the Correlation of Structural Material Variables (구조재료 변수 상관관계를 고려한 격납건물의 내압취약도 평가)

  • Hahm, Dae-Gi;Kim, Jung-Han;Choi, In-Kil;Lee, Hong-Pyo
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2011.04a
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    • pp.396-399
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    • 2011
  • 격납건물의 내압취약도 평가를 위하여 격납건물 구조재료 변수 각각의 재료특성 시험 결과를 분석하여 현재상태 중앙값 및 변동계수 값을 추정하였다. 추정된 값은 최근의 가동중 검사 결과와 큰 차이를 보이지는 않는 것으로 나타났다. 또한 추출된 구조재료 변수들의 재조합을 통해 상관성을 배제시키는 방법을 적용함으로서, 변수 간의 상관성이 격납건물 취약도 평가에 미치는 영향을 기존의 방법과 대비하여 분석하였다. 본 예제의 경우에는 의도치 않은 변수간 상관성에 의해 2%가량 내압성능이 작게 평가되는 결과가 발생하는 것으로 나타났다. 일반적인 문제의 경우 구조재료 변수의 특성과 추출된 변수의 임의성에 의해 영향이 증폭될 수 있기 때문에, 보다 합리적인 내압취약도 평가를 위해서는 상관관계 영향을 고려하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

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Design and DSP-based Implementation of Robust Nonlinear Speed Control of Permanent Magnet Synchronous Motor (영구자석 동기전동기의 강인 비선형 속도제어기의 설계 및 DSP에 기반한 구현)

  • 백인철;김경화;윤명중
    • The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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    • v.4 no.1
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    • pp.1-12
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    • 1999
  • A design and DSP-based implementation of robust nonlinear speed control of a permanent magnet synchronous motor(PMSM) under the unknown parameter variations and speed measurement error is presented. The model reference adaptive system(MRAS) based adaptation mechanisms for the estimation of slowly varying parameters are derived using the MIT rule. For the disturbances or quickly varying parameters, a quasilinearized and decoupled model which includes the influence of parameter variations and speed measurement error on the nonlinear speed control of a PMSM is derived. Based on this model, a boundary layer integral sliding mode controller to improve the robustness and performance of the nonlinear speed control of a PMSM is designed and compared with the conventional controller which employs Proportional plus Derivative(PD) control. To show the validity of the proposed scheme, simulations and DSP-based experimental works are carried out and compared with the conventional control scheme.

Optimal Control for Multiple Serial Sampling Systems (다중시리얼 샘플링 시스템의 최적제어)

  • Yeon Wook Choe
    • Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics B
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    • v.28B no.10
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    • pp.771-782
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    • 1991
  • In industrial multivariable plants, it is ofte the case that the plant outputs are measured in similar components not simultaneously but serially. In this paper, the problem of estimating the state vector of the plant based on the data obtained from such a measuring scheme is considered, and a special type of observer(referred to as a $'$multiple serial-sampling$'$ type observer) which renews its internal states whenever a new group of data is obtained is proposed. It is proved that such an observer can be constructed for almost every sampling period if the palnt is observable as a continuous-time multivariable system, and that the poles of the closed-loop system using the multiple serial-sampling type observer consist of the poles of the observer and those of the state feedback system. The behaviors of the observer and the closed-loop system are studied by simulation. The results of simulation indicate that a multiple serial-ampling type observer can estimate the state of the plant more accurately than the ordinary type observers and improve the closed-loop performance, especially, in the existence of measuring noise.ng noise.

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Nonlinear Observer Design for Satellite Angular Rate Estimation by SDRE Method (SDRE 기법을 이용한 위성 각속도 추정용 비선형 관측기 설계)

  • Jin, Jaehyun
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.42 no.10
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    • pp.816-822
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    • 2014
  • The estimation of the angular rate of a satellite has been discussed. A nonlinear observer has been proposed based on the state-dependent Riccati equation method. A sufficient stability condition for the convergence of estimation error has been presented. This condition is related to a state-dependent algebraic Riccati equation. It has been derived by transforming nonlinear error dynamics into a Lipschitz nonlinearity. An observer gain is obtained from this condition. Numerical simulations are presented to verify the proposed method.

Adaptive State Feedback Control using Online Least Square Estimation for Time-varying DC Motor Systems (시변 직류 모터 시스템을 위한 온라인 최소자승 추정법 기반 적응형 상태궤환 제어기)

  • Cho, Hyun-Cheol;Kim, Kwang-Soo;Lee, Young-Jin;Lee, Kwon-Soon
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • 2007.07a
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    • pp.1682-1683
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    • 2007
  • 본 논문은 시변 파라미터를 갖는 직류 모터의 적응 제어를 위한 온라인 상태궤환 제어시스템을 구성한다. 모터의 전기자 저항은 공칭값에 대하여 가우시안 랜덤변수로 가정하고 온라인 최소자승 추정법을 이용하여 실시간으로 추정한다. 모터의 부하 토크 또한 시변 특성을 가지며 이런 시스템 환경의 변화에 대해서도 설정치를 잘 추종하는 특성을 갖도록 한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제어기법의 타당성을 검증하며 기존의 상태궤환 제어기법과 비교분석하여 성능의 우수성을 입증한다.

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Extended Kalman Filtering for I.M.U. using MEMs Sensors (반도체 센서의 확장칼만필터를 이용한 자세추정)

  • Jeon, Yong-Ho
    • The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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    • v.10 no.4
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    • pp.469-475
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    • 2015
  • This paper describes about the method for designing an extended Kalman filter to accurately measure the position of the spatial-phase system using a semiconductor sensor. Spatial position is expressed by the correlation of the rotated coordinate system attached to the body from the inertia coordinate system (a fixed coordinate system). To express the attitude, quaternion was adapted as a state variable, Then, the state changes were estimated from the input value which was measured in the gyro sensor. The observed data is the value obtained from the acceleration sensor. By matching between the measured value in the acceleration sensor and the predicted calculation value, the best variable was obtained. To increase the accuracy of estimation, designation of the extended Kalman filter was performed, which showed excellent ability to adjust the estimation period relative to the sensor property. As a result, when a three-axis gyro sensor and a three-axis acceleration sensor were adapted in the estimator, the RMS(Root Mean Square) estimation error in simulation was retained less than 1.7[$^{\circ}$], and the estimator displayed good property on the prediction of the state in 100 ms measurement period.