• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2013년도 춘계학술대회
• /
• pp.538-539
• /
• 2013

수평 자세제어에 관한 연구는 플랜트 외부에서 발생하는 미지의 진동이나 불특정 외란이 인가되었을 때 이러한 외란을 적절히 제거하여 플랜트의 안전성을 확보할 수 있는 중요한 기술이다. 특히 수평 자세제어에 대한 문제는 선박이나 항공기 등 진동이나 미지의 외란이 발생하는 비선형시스템에 대하여 플랜트의 안전성을 확보하기 위하여 다양한 제어 알고리즘을 적용하여 진동 및 외란을 제거하고 있다. 본 논문에서 활용하고자하는 수평 자세제어용 액추에이터는 전자기적 에너지를 직선운동을 하는 기계적 운동 에너지로 변환하는 장치로서 산업현장에서 많이 활용하고 있는 액추에이터이다. 이러한 리니어 액추에이터(linear actuator) 3개로 구성된 3축을 활용하여 리니어 액추에이터 상부에 놓여진 플랜트의 수평을 제어하고자 한다. 또한 플랜트의 수평 상태를 계측하기 위한 센서로는 플랜트에 인가되는 외란을 계측하기 위한 가속도 센서 및 정확한 플랜트의 자세를 계측하기 위한 자이로 센서를 활용하여 플랜트의 수평 상태를 계측하도록 하며, 3개의 리니어 액추에이터를 제어하기 위한 마이크로프로세서를 기반으로 PID 제어기를 설계하여 리니어 액추에이터를 활용한 수평제어 성능을 제시하고 한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2013년도 추계학술대회
• /
• pp.115-117
• /
• 2013

수평자세제어에 대한 활용은 다양한 진동이 발생하는 환경에서 정확한 수평제어를 필요로 하는 모든 분야에 활용할 수 있다. 이러한 수평제어에 대한 문제는 다수의 액추에이터(Actuator)를 어떠한 방법으로 제어하는가에 따라 그 성능이 달라지며, 발생한 외란에 대하여 어떠한 방법으로 외란을 계측하고 특성을 분석하는 것이 무엇보다 중요하다. 이러한 비선형성이 강한 수평자세제어에 대하여 인공지능기법인 신경회로망의 학습기능을 활용하여 그 수평자세 제어에 대한 성능을 연구하고 있는 추세에 있다. 본 논문에서는 고속이며 신뢰성을 보장하고 있는 CAN 통신방식을 활용하여 3개의 리니어 액추에이터(Linear Actuator)를 동시에 제어하도록 하고, 플랜트의 기울어진 상태는 자이로센서를 활용하여 플랜트의 상태를 지능적으로 판단하게 하였다. 또한 플랜트에 발행하는 왜란은 수평자세제어를 위한 플랜트 위에 볼(ball)을 놓아 비선형적인 왜란이 발생하도록 하였다. 이러한 왜란에 대하여 영상처리 기법을 활용하여 지능적으로 제어하도록 하여 CAN 통신의 활용성과 영상처리시스템(Image Processing System)의 활용성 및 지능제어의 활용성을 제시하고자 한다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
• /
• 한국컴퓨터정보학회 2018년도 제58차 하계학술대회논문집 26권2호
• /
• pp.355-356
• /
• 2018

본 연구에서는 드론 기술을 응용한 부력조형물의 수평 및 수직 자세제어에 관한 연구를 수행 하였다. 기존의 공중부양 조형물은 헬륨 Gas를 이용한 애드벌룬이 대표적으로 로프를 이용한 단순한 공중부양 조형물이었다. 본 연구에서는 이러한 공중부양 조형물에 로프를 없애고 드론 기술을 응용한 프로펠러로 공중부양 조형물의 자세를 제어하는 방법을 연구하였다. 시스템 구성은 단일 제어기로서의 역할보다 시스템 구성요소로서의 역할이 매우 중요해지므로 조형물의 제어시스템, 다양한 센서등의 연동되어지는 전체의 제어기로 확장시켜 사용되는 퓨전 시스템의 방향으로 구성하였다. 부력조형물의 수평 및 수직제어를 위하여 사용된 센서는 2축의 자이로센서와 3축의 가속도센서를 사용하였다. 프로펠러와 연결된 BLDC모터를 효율적으로 제어하기 위한 알고리즘으로 PI 알고리즘을 이용하였다. 시스템의 성능 향상을 위한 효율적인 동적 작업부하 균등화와 시스템 자원인 CPU와 메모리를 효율적으로 사용하여 고성능 컴퓨팅 시스템의 처리량을 최소화하고, 센싱 및 제어의 수행시간을 최소화하였다. 본 연구에서는 PI 알고리즘을 시스템에 적용하여 응답특성 실험을 행한 결과 시뮬레이션에 의한 응답 결과와 잘 일치하였으며 그 유용성이 검증하였다.

• 제어로봇시스템학회지
• /
• 제3권3호
• /
• pp.29-35
• /
• 1997

본 논문에서는 인공위성의 자세를 측정하는 장치로서 태양센서, 지구수평센서, 자이로스코프, 별센서, 자장계 등의 자세감지장치와 궤도조정 및 자세제어를 하기 위한 모멘텀 휠, 반작용 휠, 가스 제트 추력기 등 각종 구동장치의 기술적 특성에 대해서 검토하고자 한다. 본 논문의 주목적은 최근 국내에서 활발히 추진되고 있는 인공위성 개발 사업 관련 위성체와 관련된 일반의 관심을 증대시키고 관련 실무 지식을 소개하고자 하는데 있다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제16권7호
• /
• pp.157-163
• /
• 2011

본 논문에서는 ARS(Attitude Refrence System)를 이용하여 모바일 역진자 로봇의 수평유지와 주행을 위한 자세 제어를 연구하였다. 현재 미국 및 여러 나라에서는 모바일 역진자 로봇에 대한 많은 연구가 진행되고 있으며 이를 이용한 세그 웨이 등을 개발하고 있다. 이러한 2자유도를 이용한 모바일 역진자 로봇은 다양한 모드로 움직일 수 있다. 모바일 역진자 로봇이 2바퀴로 수직 자세를 취하면 시스템이 안정을 취하기 위하여 항상 앞, 또는 뒤로 넘어지려는 성질을 가진다. 현재 자이로센서와 가속도센서를 혼합하는 알고리즘은 칼만필터가 일반적으로 이용되고있으며 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서 ARS는 2축의 자이로 각(roll, pitch)과 3축의 가속도계 값(x, y, z)값으로 자세를 계산하도록 하였다. 본 논문은 자율주행시스템인 2발 로봇 시스템으로 간단하지만 원하는 성능을 발휘할 수 있는 ARS와 PID 알고리즘을 이용한 자세 제어를 실현하였다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
• /
• 한국컴퓨터정보학회 2011년도 제43차 동계학술발표논문집 19권1호
• /
• pp.279-280
• /
• 2011

2바퀴이상의 로봇은 중심점을 기준으로 안정화가 이루어진다. 그러나 2바퀴이하의 로봇으로 수직 자세를 유지하기 위해서는 로봇자체를 기울여 중심점을 이동하므로 수평을 유지할 수 있다. 그러나 이러한 중심점의 이동은 속도나 방향성분이 같이 출력되므로 정확한 센서의 계산이 요구되고 정밀한 제어를 필요로 한다. 또한 많은 구조물로 인해 장애물 인식 및 자율주행 알고리즘 등이 필요하며 장시간 정보획득과 무인기 연동을 위한 빠른 움직임을 가져야한다. 위의 2조건을 만족하기 위한 구성으로 최근들어 두 바퀴를 가지는 모바일 역진자 로봇에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이는 서비스 및 주행 로봇의 알고리즘이 휴머노이드에서 모바일 역진자 로봇으로 변화되었기 때문이다. 모바일 역진자 로봇은 휴머노이드에 비하여 사용되는 모터의 수가 적고 균형을 잡으려면 관절마다 값비싼 고성능 모터가 필요하며 이를 가동하려면 전력도 많이 소모되며 대용량 배터리를 장착할 수밖에 없게 된다. 반면 바퀴로 움직이는 로봇은 전력이 적게 들고 이동도 쉽다. 따라서 본 연구에서는 IMU를 이용한 간단하면서도 정확한 센서의 연산 방법과 이를 이용한 자세제어 방법을 연구한다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.975-976
• /
• 2009

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2008년도 심포지엄 논문집 정보 및 제어부문
• /
• pp.244-245
• /
• 2008

본 논문은 관성센서를 이용한 무인 항공체의 자세 제어에 관한 연구를 다루었다. 항공계의 종류는 크게 고정익기와 회선익기로 나뉘는데 본 연구에서는 회전익기의 형태를 가진 Quarter Vehicle을 사통하였다. Quarter Vehicle은 4개의 프로펠러에 의한 양력과 회전 반발력으로 비행을 한다. 이때의 양력은 수평면에 대해 수직으로 추력을 발생시키므로 다른 비행체보다 불안정하며 이를 안정하게 제어하기 위해 관성 센서를 적용하여 균형을 유지한다. 본 연구에서는 관성센서를 이용하여 UAV의 자세와 균형을 안정적으로 유지하여 안정적인 비행이 가능하도록 하였다. 또한 상호 의존적인 항법 시스템으로 환경변화에 영향을 받지 않으며, 정확한 위치정보를 제공하는 GPS를 사용하여 3개 이상의 위성으로부터 정보를 받아 좌표를 계산하고 위치, 속도 및 방향을 결정하여 자율 비행이 가능하도록 설계하였다. 본 논문에서는 Quarter Vehicle의 구조와 이론적 배경을 통한 설계, 그리고 관성센서와 GPS의 적용을 위한 방법을 제시 한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제27권2호
• /
• pp.9-14
• /
• 2022

본 연구에서는 유연성을 가지는 공기 조형물과 같은 기구물이 사용자가 원하는 자세를 안정적으로 유지하며 이동하기 위한 방안을 제안한다. 이를 수행하기 위해 IMU를 이용한 수평 유지 자세 제어와 PI 알고리즘을 적용하여 주어진 궤적에 따라 주행이 가능한 이동로봇의 구조를 가지는 로봇 시스템을 연구하였다. 본 연구에서 사용된 공기 조형물은 고정된 자세로 얇은 끈을 이용하는 경우가 많다. 다른 방법으로는 무게 중심부에 하중을 실어 자세를 유지며 공기의 압력을 사용하므로 유연성을 가지는 시스템이다. 이러한 구조물은 디지털 센서 기술의 융합과정을 통해 유연한 형태의 구조물과 이동로봇의 결합으로 다양한 성과를 얻을 수 있을 것으로 기대한다. 본 연구는 로봇의 한 분야인 AGV(무인 반송차)의 주행 기술과 다양한 센서를 응용한 기술들을 융합하여 자세제어를 수행하였다. 검증은 공인인증시험을 통해 주어진 성능 평가를 수행하였으며 실험을 통해 그 타당성을 검증하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.11-16
• /
• 2014

본 논문은 예측제어기를 이용하여 2휠 로봇의 실시간 균형을 유지할 수 있는 자세 제어에 대해 연구하였다. 또한 역방향 진자 제어는 로봇이 진행하는 동안 균형을 유지하기 위하여 도입되었다. 본 논문에서 구현에 사용한 프로세서는 dsPIC30F4013 임베디드 프로세서이며 자체 균형 알고리즘을 설계하고 구현 하는 것이다. 본 연구에서 ARS는 2축의 자이로 각(roll, pitch)과 3축의 가속도계 값(x, y, z)값으로 자세를 계산하도록 하였다. 따라서 본 연구에서는 외란에 대한 자세의 불균형을 극복하기 위한 예측제어기를 제안했으며 이를 원격 시스템의 제어문제에 도입하여 2바퀴 로봇의 선형 제어기와 예측제어기를 결합한 시스템의 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 강인한 특성을 실현하기 위해 목표 필터루프를 설계하고 강인도-안정성을 만족하는 제어기를 설계하므로 제어시스템의 안정성을 향상시키고 시스템의 성능의 저하를 최소화함을 확인하였다.