• 동력기계공학회지
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• 제16권3호
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• pp.57-63
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• 2012

본 논문은 작업공간상에서 로봇 운동과 힘의 통합제어를 구현할 수 있는 플랫폼의 구현에 초점을 두고 있다. 조립 또는 디버링 같은 접촉작업에서의 매니플레이터 효율성 제고나 친 인간 환경에서의 휴머노이드 로봇의 안정성을 위해서는 종래의 PID 제어나 관절공간상에서의 CTM(Computed Torque Method) 제어보다는 작업공간상에서의 운동과 힘의 통합제어를 실시해야 한다. 이것을 위해서는 작업공간상에서의 엔드이펙트(end-effector, E-E)에 대한 동역학식과 자코비안(jacobian)을 도출해야 하며 이를 위해서는 각종 동적파라미터의 정확한 동정이 중요하다. 본 논문에서는 3D CAD 모델링, MATLAB, 동역학 시뮬레이터를 활용하여 로봇 모델링, 동역학식과 동적 파라미터 추출, 운동과 힘의 실시간 통합제어 시뮬레이션등을 쉽고 일관되게 진행할 수 있는 플랫폼을 구현하였고 적용예로써 JS-10로봇을 택해서 그 효용성을 입증하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권1호
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• pp.32-44
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• 2015

일반적으로 선박의 운동은 이동운동과 회전운동의 결합으로 이루어진다. 특히 대형 크루즈 선박과 광케이블 포설용 선박, 다이버용 선박 등 특수 선박은 자동 접이안이나 설정된 경로 등을 따라 선수방향의 변화 없이 여러 방향으로 이동만 하는 운동을 재현할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 다 추력장치를 가진 선박을 대상으로 조이스틱 명령 기반의 이동운동제어를 실현할 수 있는 통합제어시스템의 구성방법을 제안하며, 이를 실현하기 위하여 필요한 속도명령 생성방법과 대응하는 운동변수 및 이들이 가져야 하는 기준 값 생성방법을 제안한다. 또한 정의된 운동변수의 기준 값을 추종하기 위한 다양한 알고리즘 구성에 대하여 논한다. 또한 통합제어시스템 시뮬레이션 프로그램을 작성하고 이를 토대로 다양한 이동운동 명령에 대한 모의실험을 수행한 후, 시뮬레이션 결과를 바탕으로 제안된 방법의 유효성을 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.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제12권8호
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• pp.609-615
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• 2002

본 논문에서는 단순하고 효율적인 학습제어 로직을 운동기구용 로봇팔 시스템에 적용하였다. 일반적으로 운동시에 운동기구에 적용되는 힘은 사용자마다 다르고 같은 사용자라 하더라도 운동시마다 다를 것이다. 이미 사용자의 신체조건에 따라 입력된 최적의 힘과 실제 가해지는 힘 사이의 오차를 보상하는데 본 논문에서는 학습제어를 적용하여 가해지는 힘의 종류(시변 또는 시불변함수)와 상관없이 빠르게 오차를 제거하고 원하는 운동을 추종함을 시뮬레이션을 통하여 확인할 수 있었다.

• 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.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2000년도 제15차 학술회의논문집
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• pp.1-1
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• 2000

본 논문에서는 3축이 연성되어 비선형 운동 방정식으로 표현되는 3축 안정화 인공위성 시스뎀에 입릭외란과 시스템의 불확실성이 존재할 경우에도 자제 정밀도를 유지하는 제어기를 설계한다. 비선헝 운동 방정식으로 표현되는 운동 방정식을 선형화하고 PID제어기를 구성하였다 선형화에 의한 시스템의 불확실성과 입력 외란을 신경회로망으로 추정하여 외란의 엉향을 제거하도록 구성된 PR제어기의 제어입력을 수정한다 수정된 제어입력은 외란을 상쇠시켜 시스템 출력에서 외란의 효과를 제거하게 된다. 신경회로망은 제어입력과 시스템 출력, 기준 운동 방정식간의 관계를 이용하여 외간과 시스템의 불확실성을 추정하며, 역전파 알고리즘을 사용한 학습 알고리즘으로 신경 회로망을 교육한다. 제안된 신경회로망을 이용한 외란 제거 제어기는 시뮬레이션을 통하여 자세 정밀도의 향상을 검증한다

• 기계저널
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• 제44권1호
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• pp.72-78
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• 2004

이 글에서는 생체신호제어 운동회복 기술의 필요성, 기술의 개요, 생체 모방형 액추에이터 개발 현황, 근전위 제어 시스템, 뇌-기계 인터페이스 제어시스템, 하이브리드 보행보조 시스템 등에 대해 소개한다.

• 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.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1994년도 춘계학술대회논문집; 영남대학교, 20 May 1994
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• pp.45-50
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• 1994

최근의 로봇 매니퓰레이터는 고정밀, 고생산성, 유연성 자동화를 추구한다. 이에 따라 매니퓰레이터는 운동 정확성, 고속성, 안정성이 더욱 향상되어야 한다. 특히 매니퓰레이터 관절부의 탄성은 동적 변형 및 진동을 유발함으로써 운동 정확성과 안정성을 현저히 저하시킨다. 이러한 복잡하고 불확실한 구조를 갖는 로봇 시스템의 고속, 정확한 운동 제어를 위해서는 보다 효과적인 고급 제어 기법 및 제어 장치의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 문제에 대한 하나의 대응 방법으로 인간의 지식 처리 방법을 모방한 퍼지제어를 적용하여 그 가능성을 본다.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국퍼지및지능시스템학회 2002년도 춘계학술대회 및 임시총회
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• pp.43-47
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• 2002

선박 업계의 항해 인력부족 현상을 해결하기 위한 방법으로 선박의 지능화 및 자동화에 관한 연구가 활발히 진행중이다. 선박의 지능화 및 자동화를 위해 지능형 자율운항제어시스템(Autonomous Ship Control System using Intelligence Techniques)이 개발되고 있다. 지능형 자율 운항제어시스템은 선박운항에 있어 항해계획을 수립하고 현재의 선박운항 상태를 파악하여 선박을 적절히 제어하는 항해 전문가의 능력을 전산화 한 것이다. 지능형 자율운항시스템은 항해, 충돌회피, 선체유지, 자료융합, 운동제어, 통합 아키텍처 시스템으로 구성되어 있다. 선박 운동제어시스템은 상위 레벨의 고수준제어 요구치를 하위레벨의 저수준제어치로 변환하는 제어기이다. 본 논문에서 선박의 물리적 특성을 모방하기위해 Oldenburger 제어 이론에 기반한 선박 제어기를 설계하고, 설계된 제어기의 성능검정을 위해 선박시뮬레이터에서 다양한 시나리오를 바탕으로 시뮬레이션 한다.