Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제31권4호
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pp.448-454
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2007
The new tuning rules of the PID controller for the rejection of load disturbance are proposed incorporating with real-coded genetic algorithms (RCGAs). The optimal gain parameters of the PID controller for a first-order plus time delay model are obtained based on a RCGA. Then tuning formula are derived using the tuned parameters sets potential tuning rule models and another RCGA. The performance criteria of the controller are adopted as ISE, IAE and ITAE. A series of simulation are carried out to verify the effectiveness of the proposed tuning rules.
본 논문에서는 대구경 광학탑재체의 조립, 정렬 및 시험에 사용되는 고정밀, 고안정 짐발장치의 개발에 대해서 소개하고자 한다. 광학탑재체의 광학시험을 위해 사용되는 짐발장치는 광축높이를 유지하기 위해서 높이조절이 가능해야하고, 조립과정과 광학시험과정 그리고 시험 후 광학탑재체를 짐발 장치로부터 분리하기 위해 수평상태와 수직상태로의 회전이 가능해야 한다. 광학측정 시험과정 중에 결상위치의 미세한 조절을 위해 광학탑재체를 수평상태에서 상하좌우 정밀한 회전이 가능해야한다. 우주궤도환경 하에서 성능측정을 위해 열진공체임버 안에서의 광학시험이 필요하므로 짐발장치를 구성하는 재질은 모두 진공사용이 적합한 것이어야 한다. 광학측정 중에 측정설비주변에서부터 인가된 외란은 광학시험과 같은 민감한 시험에서는 철저하게 제거되어야 하는데, 이와 관련하여 짐발장치의 광학측정시험형상에서의 고유진동수와 같은 동적 특성도 설계과정에 반영하여 안정적인 측정 장치가 되도록 고려되어야 한다.
본 논문에서는 작업좌표에서 로보트 매니퓰레이터에 대해 적분 동작을 갖는 오차 모델과 극점배치 자기동조제어기를 제안하였다. 이 제어기는 로보트 동력학의 자세한 표현없이 부하 외란에 의한 자류편차를 제거할 수 있다. 오차 모델 배개변수는 반복 최소 자승 알고리즘에 의해 추정되고, 제어기 매개 변수는 극점 배치 방법에 의해 결정된다. 작업좌표에서 제안된 제어 계통의 성능을 평가하기 위하여 부하를 갖는 3개 관절 2개 링크의 공간 로보트 매니퓰레이터에 의해 컴퓨터 시뮬레이션을 하였다.
The recently-developed off-line learning control approaches for the rejection of periodic disturbances utilize the specific property that the learning system tends to oscillate in steady state. Unfortunately, the prior works have not clarified how closely the learning system should approach the steady state to achieve the rejection of periodic disturbances to satisfactory level. In this paper, we address this issue extensively for the class of linear systems. We also attempt to remove the effect of other aperiodic disturbances on the rejection of the periodic disturbances effectively. In fact, the proposed learning control algorithm can provide very fast convergence performance in the presence of aperiodic disturbance. The effectiveness and practicality of our work is demonstrated through mathematical performance analysis as well as various simulation results.
In this paper, we propose a novel adaptive feedforward controller for periodic disturbance and noise cancellation, with a frequency tracking capability. It can be added to an existing feedback control system without altering the original closed-loop characteristics, which is based on adaptive algorithm. We introduce novel algorithm "Constrained AFC(adaptive feedforward controller) algorithm" that increase the convergence region regardless of the delay in the closed loop system. In the algorithms, coefficients of the controller are adapted using the residuals of constrained structure which are defined in such a way that the coefficients become time invariant. The proposed algorithm not only estimate the magnitude and phase of the tonal disturbance and noise but also track the frequency of the tone, which changes in quasi-static manner. The frequency tracking algorithm uses the instantaneous frequency approach based on Hilbert transform. A number of computer simulations have been carried out in order to demonstrate the effectiveness of proposed method under various conditions.
본 연구는 불확실성이 존재하는 다이나믹 시스템을 고 강인성 및 성능 사전 결정 제어를 하기 위하여 적분 최적 가변구조 시스템을 설계한다. 제안된 제어기에서는 적분 슬라이딩 면을 이용 리칭 문제를 완전히 제거하여 시스템이 초기 값에서부터 바로 슬라이딩하여 외란과 불확실성에 무관하게 사전에 결정된 슬라이딩 면을 슬라이딩 모드 상태로 추종하므로 고 강인성 제어가 이루어진다. 적분 슬라이딩 면이 정의하는 이상 슬라이딩 동특성을 상태방정식 형으로 얻고, 고급 최적 제어 이론을 통하여 최적 의미로 설계한다. 이는 바로 슬라이딩 면과 등가 제어입력의 설계가 된다. 사전에 선정된 슬라이딩 면 위에 슬라이딩 모드를 발생할 제어입력을 설계하였다. 그 결과 외란과 불확정성에도 불구하고 주어진 초기 값에서부터 원점까지 전체 슬라이딩 출력이 완전하게 보장받는다. 더구나 기존의 최적 VSS에서는 설계 성능의 강인성을 보장받기 어려운데 반하여, 제안된 IOVSS에서는 실제 출력의 예측과 사전 결정이 가능하다. 예제를 들어 제안된 알고리듬의 성능을 검진한다.
본 연구에서는 무인선, 어군탐지선 등의 듀얼 전기추진시스템에서 두 프로펠러 간에 발생되는 속도 차, 즉 동기오차를 억제하기 위한 동기제어시스템이 설계된다. 이 제어시스템은 각 추진시스템에 대한 예비필터와 속도제어기 그리고 추진시스템 간에 교차 결합된 동기제어기로 구성된다. 예비필터와 속도제어기는 추진시스템이 오버슈트와 입력포화 없이 속도지령을 추종하도록 설계된다. 그리고 동기제어기는 비대칭 외란과 동특성 불일치가 동기오차에 미치는 영향을 분석한 후, 동기제어시스템의 감쇠성과 속응성을 고려하여 설계된다. 끝으로, 시뮬레이션을 통해 설계된 제어시스템이 동기오차의 제거에 효과적임을 보여준다.
본 논문에서는 역동력학과 퍼지기법을 기반으로 하는 DC 모터 속도제어용 2자유도 제어기를 설계한다. 제안된 제어기는 DC 모터 시스템의 역동력학 모델, 전처리필터와 퍼지보상기로 구성된다. 모델은 쿨롱마찰을 내포하는 비선형 방정식으로 표시되며, 전처리필터는 역동력학 모델에 의해 유발될 수 있는 고주파 영향을 막아주며, 퍼지보상기는 모델의 불확실성, 외란 등으로 인한 오차를 보상한다. 퍼지보상기는 기준 입력 변화에 대한 추종성능과 외란에 대한 오차 제거성능을 동시에 개선하도록 설계된다. 모델과 보상기의 파라미터는 각각 실수코딩 유전알고리즘으로 추정되고 동조된다. 제안된 기법의 유효성은 실험을 통해 검증된다.
리니어 모터는 동력전달장치가 필요 없는 직접구동 방식으로 접촉 식의 비선형 효과를 크게 줄일 수 있고 구조 또한 간단하다. 그러나 리니어 모터는 동력전달장치를 제거함으로 인해 파라미터 변화와 외란 등에 둔감한 동력전달장치의 장점을 잃게 되어 모델의 불확실성이나 외란에 민감할 뿐만 아니라 마찰과 리플의 특성에 쉽게 영향을 받는다. 본 논문은 리니어 모터의 두 축을 대상으로 위치제어에 악영향을 주는 대표적인 비선형 함수인 마찰력과 리플력을 추정하여 이를 보상하며 개선된 교차 축 연동제어기를 통해 축 간의 윤곽정밀도를 향상시켰다. 기존의 연구된 제어기들은 위치추종과 윤곽추종을 위해 개별적인 제어기를 설계하였으나 제안된 제어기는 하나의 안정한 제어기로 두 축의 위치정밀도와 윤곽정밀도를 동시에 향상시켰다. 제안된 비선형 적응제어기는 모의실험을 통하여 기존의 제안된 교차 축 연동제어기와 비교검증을 함으로써 제안된 제어시스템의 성능을 검증하였다.
본 논문에서는, 움직이는 영상을 충돌방지 시스템에 의해 검출한다. 이런 영상의 노이즈는 평균 필터로 제거시킨다. 그리고, 이진 차 영상을 이용하여 움직임이 감지되었을 경우에는 라벨링과 투영방법에 의해 움직임 영역만 정확히 추출하였다. 그 후에 시스템의 추적모드에 의해서 이미지가 천천히 움직일 경우 추적창의 중심은 이전 프레임의 추적창으로부터 이동한다. 그리고, 추적 창은 추적모드와 탐지모드로 나누고, 차 영상 데이터의 대차 상관 값에 의해 결정하였다. 탐지모드는 외란에 의한 에러를 감소하기 위해서 탐지-시간 값의 비교로 추적단계를 계속 진행할 것인지 아닌지를 결정하였다. 이와 같은 움직이는 영상의 탐지와 추적을 시뮬레이션으로 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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