• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제3권3호
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• pp.219-226
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• 1997

지구를 원궤도로 돌고 있는 위성 운동과 지진에 흔들리는 건물 진동을 선형 확률적 미분 방정식으로 나타내고 최적화 제어를 위하여 리스크 센서티브 제어기를 사용한다. 리스크 센서티브 파라미터에 따라서 코스트 함수의 평균과 분산이 변하게 된다. 이 파라미터가 무한히 커지면 리스크 센서티브 제어기는 기존의 LQG 제어기와 같아지므로 리스크 샌서티브 제어이론은 LQG 제어 이론을 포함한 종합적인 이론이다. 이 논문에서는 리스크 센서티브 이론을 소개하고, 리스크 센서티브 제어 방식의 성능 측정및 평가 방법을 도출하기 위하여 공분산을 이용하면 리스크 센서티브 제어기는 기존의 LQG 제어기 보다 우수한 성능을 나타낸다는 것을 보여준다. 시뮬레이션을 통하여 위성의 자세및 궤도 운동 제어와 건물 진동 제어에 활용된 리스크 센서티브 제어기의 향상된 성능과 안정성을 보여준다.

• 한국정밀공학회지
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• 제15권8호
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• pp.126-134
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• 1998

본 연구에서는 회전운동을 제어하기 위한 새로운 작동기로서 전기장에 대하여 매우 빠른 응답특성을 갖고 있는 두 쌍의 실린더형 ER(electro-rheological) 클러치/브레이크 작동기를 제안하였다. 자체조성 된 ER유체의 빙햄특성 모델을 실험적으로 도출하였으며, 이와 연계한 작동기 모델을 구성하여 전기장에 따른 전달 및 제동 토크를 해석한 후 알맞은 크기의 클러치/브레이크 작동기를 제작하였다. 제작된 작동기의 동적특성(시상수 등)을 작동기 모델에 고려하기 위하여 계단입력 전기장에 따른 과도응답 실험을 클러치와 브레이크 모드에서 각각 수행하였다. 제안된 작동기의 응용성을 보이기 위하여 두쌍의 작동기로 구동되는 실험실 차원의 소형 와권식 세탁기 시스템을 구성한 후 동적지배방정식을 유도하다. 각 작동기와 연계된 PID제어기를 설계하여 세탁과 탈수시의 회전운동을 제어하였으며, 부하질량의 변화에 대한 작동기 시스템의 제어 효율성과 장시간 운전을 통한 제어 내구성 실험을 수행하였다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 춘계학술발표논문집
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• pp.244-248
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• 2009

본 논문에서는 만타형상의 무인잠수정의 운동성능과 제어기설계에 대한 성능을 확인하기 위한 수학모델을 정립하여 시뮬레이션 프로그램을 개발하였다. 본 논문에 사용된 수학모델은 6자유도 운동방정식을 이용하여 Matlab / Simulink를 이용하여 시뮬레이션 프로그램을 개발하였다. 개발된 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 만타형상무인잠수정(Manta-type unmanned underwater test vehicle)의 동역학적 운동성능을 해석하였으며, 무인잠수정의 제어성능을 해석하기 위하여 PID(비례-미분-적분)제어기와 슬라이딩모드(Sliding mode)제어기를 설계하여 만타형상무인잠수정의 제어 성능을 해석하였다. 설계된 제어기는 무인잠수정의 수심제어와 방향각제어에 사용되었다. 설계된 제어기의 성능을 확인하기 위하여 미국 해군대학원(Naval Postgraduate School)의 AUV II와 비교하였다. 설계된 수심제어와 방향각 제어기를 이용하여 만타형무인잠수정의 설계 목표에 부합하는 항해제어시뮬레이션을 실시하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제16권6호
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• pp.79-85
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• 2012

본 논문에서는 항내에서 저속으로 운동(항해)하는 선박의 운동제어문제에 대해 고려하고 있다. 항내에서는 특히 그 운동속도가 느리므로 일반 항해에서와는 달이 저주파대역에서의 운동특성이 중요하다. 대부분의 중대형선박이 항내에서 터그보트에 의해 접안시설로 이동하게 된다. 이러한 사실을 고려하여 대상선박이 4기의 터그보트에 의해 제어되는 선박의 제어계 설계문제에 대해 고찰하고 있다. 주요 연구내용은 크게 두가지로 구분된다. 첫째 비선형특성이 강하게 포함되어있는 선박운동특성을 고려하여 비선형관측기를 설계한다. 이것은 특히 저주파수 대역에서 선박의 위치와 속도 등 제어신호를 계산하는데 필요한 정보를 추정하는데 유효한 방법으로 잘 알려져 있다. 이를 기반으로 외란 등에 강인한 슬라이딩모드 제어기를 설계한다. 결과적으로 비선형관측기를 포함한 슬라이딩모드제어기의 유용성을 시뮬레이션을 통해 검증하였으며 이 결과는 실험을 위한 유용한 기초자료로 활용될 것이다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 2부
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• pp.688-691
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• 2010

본 논문에서는 이전에 개발된 만타형 무인 잠수정의 수학적 모델을 기초로 하여 모델 불확실성과 외란이 존재하는 경우에 강인한 제어 성능을 나타낼 수 있는 강인 제어기를 설계하였다. 제어기 설계는 수심 제어와 방향 제어로 분리하여 수행하였고, 이를 위하여 6자유도의 수학적 운동 방정식을 수심 및 방향 제어를 위한 운동 방정식으로 각각 표현하였다. 운동 방정식에 나타나는 유체력 계수에 불확실성이 존재하고 운항 중 발생하는 조류등을 외란이 존재하는 것으로 생각하고 강인 제어기를 설계하였다. 강인 제어기의 전체적인 구조는 백스테핑 방법을 사용하였고, 모델 불확실성과 조류를 외란으로 가정하여 외란의 영향을 효과적으로 감쇠시킬 수 있는 $L_2$-gain 분석 개념을 이용하였다. 시뮬레이션은 제어기 설계에 사용된 유체력 계수에 실제값과 차이를 주었고, 조류의 모델을 포함시켜 수행하였다. 시뮬레이션 결과는 모델 불확실성과 외란의 존재하는 경우에도 제어 성능에 큰 변화가 나타나지 않는 것을 보여 주었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제16권2호통권95호
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• pp.95-103
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• 1999

수중운동체가 수중에서 진행할 때 외부 파도에 의한 불확실한 부하 저항을 받으므로 이에 대응하는 핀(조타) 구동부의 제어 문제를 고려한다. 본 논문에서 제시하는 제어기는 본체로부터의 지정 각도를 부여 받으면 이에 부응하여 핀의 각도와 각속도를 이용하여 제어기의 알고리즘을 구축하여 지정된 경로를 추적하게 한다. 또한 핀의 각속도 정보의 이용이 부득이 어려운 상황에 대처하기 위하여 핀의 각도만을 이용한 출력제어기나 추정기를 설계하여 주위 환경의 불확실성을 극복할 수 있는 제어기를 제안한다. DC서보 모터로 구성괸 핀 구동부에 대해 실제 데이터를 사용하여 제안된 제어기의 성능을 시뮬레이션을 통하여 검증한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권1호
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• pp.129-137
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• 2016

본 연구의 목적은 가까운 미래의 선박운동정보를 이용하는 피드포워드 제어알고리즘과 FPSO 운동 수치 시뮬레이션 모델을 개발하고 시뮬레이션을 통하여 제어알고리즘의 성능을 검증하는 것이다. 본 논문에서는 조류, 바람, 파력 등의 환경하중에 의하여 발생한 선체운동의 미래 예측치를 활용한 피드포워드 제어력을 추가적으로 가지는 Dynamic Positioning System에 대하여 연구한다. 먼저, 조류력, 풍력 및 파력에 대한 수학모델을 선정하여 환경하중에서의 선체운동을 계산하고, 현재의 선체운동 값과 Brown 지수평활 예측모형을 활용하여 미래 선체운동 값을 예측하였다. 또한 위치 유지와 Heading angle 제어를 위한 제어력을 PID(Proportional-Integral-Derivative)이론을 이용하여 결정한 피드백 제어기와 미래 선체운동 값을 이용하여 결정한 피드포워드 제어기로 구성하였다. 그리고 각 Thruster에 요구되는 추력은 라그랑지승수법을 활용하여 분배하였다. 마지막으로 FPSO(Floating Production Storage and Offloading)의 운동과 Dynamic Positioning System에 대한 시뮬레이션 모델을 구축하여 선박의 위치 및 Heading angle 제어에 관한 시뮬레이션을 수행하여 제안하는 피드백 제어기와 피드포워드 제어기를 동시에 가지는 제어시스템의 성능을 평가하였다. 본 연구의 결과, 피드백 및 피드 포워드 제어기가 적용된 DPS 제어시스템이 기존의 피드백 제어기보다 위치유지 및 헤딩각 유지 능력에서 개선되었고 각 Thruster에 요구되는 평균 제어력 및 최대 제어력의 크기도 감소함을 보였다. 이에 따라 DPS에 요구되는 동력 감축과 Azimuth Thruster 용량의 감소로 인하여 비용 절감의 효과를 기대할 수 있다.

• 대한조선학회지
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• 제26권2호
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• pp.32-40
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• 1989

자동위치 확보시스템은 선박이 불규칙 해상에서 작업을 수행할 때 선체의 위치 및 선수를 일정한 작업반경 내에서 유지할 수 있도록 추진기를 자동제어하는 방법이다. 위치확보시스템의 구성은 계측시스템, 제어기시스템, 추진기시스템 및 동력시스템으로 구성된다. 본 논문은 최적제어 기법과 필터링 기법을 이용한 제어기시스템 구성에 관하여 논하였고, 제어시스템 구성을 위한 상태방정식의 정립과정을 서술하였다. 선체의 평면운동은 저주파수 운동과 고주파수 운동의 성분으로 구성되었다고 가정하였다. 저주파수 운동은 추진기에 의한 외력, 조류력 및 2차차수 파랑강제력에 기인하며 고주파수 운동은 1차 차수 파랑강제력에 의해 유기된다. 해상에서 계측되는 신호에는 선체의 운동성분 이외에도 계측오차 성분이 포함된다. 자기동조필터 및 칼만필터를 이용하여 계측신호로부터 저주파수 운동성분과 고주파수 운동성분을 각각 독립적으로 추정하고, 추정된 저주파수 운동성분을 궤환하여 제어를 수행하였다. 제어기는 교란환경 속의 최적제어기인 LQG제어기를 이용하였다. 시뮬레이션을 수행하기 위하여 Wimpey Sealab의 데이타를 이용하였다.

• 항공우주기술
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• 제6권2호
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• pp.1-7
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• 2007

40% 축소형 스마트 무인기의 자율비행을 위한 자세 및 자세각속도 제어기를 설계하였다. 19개 설계점에서 축약된 시스템 운동방정식을 유도하였다. 운동방정식으로부터 설계요구 조건인 시간 응답을 만족 할 수 있는 제어기 이득을 해석적인 방법으로 선정하였다. 각 설계 점마다 구동기 및 통신 시간 지연을 고려한 안정도 여유를 구하였다 또한, 슬라이딩 모드 제어이론을 적용한 강건 제어기를 설계하여 선형 제어기와 성능 비교를 하였다. 설계된 제어기를 비선형 모델에 적용한 응답 결과로부터 제어 로직의 성능 및 적용 가능성을 평가하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제33권5호
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• pp.323-330
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• 2009

병렬기구를 이용하여 항만공사를 위한 수중로봇을 개발하였다. 수중으로 큰 피복석을 옮기기 위해 수중로봇은 크레인에 의해 권양된다. 수중로봇의 요오와 피치운동은 유압 실린더에 의해 제어되지만 롤 운동은 제어되지 않는다. 롤 운동을 위해 로봇 양쪽에 프로펠러가 장착되어 제어된다. 본 논문은 수중로봇의 롤 운동제어에 관한 것이다. 롤 운동 각도를 측정하기 위해 자이로 센서가 사용되었다. 로봇의 롤 운동을 2차 비선형 시스템으로 나타내고 반복 리스트 스퀘어 방법과 적응인식 방법으로 동적 모델을 찾았다. 동적 모델로 외란을 보상하기 위한 제어입력을 계산하고 PD 제어, 반복 리스트 스퀘어 모델 베이스 제어, 적응 모델 베이스 제어를 롤 운동제어에 적용했다. 수중로봇의 시스템을 설명하고 제안한 제어기의 시뮬레이션과 실험결과를 보인다.