PID(Proportional-Integral-Derivative)제어기는 제어악고리즘의 단순성과 실 현장에서의 강인성 등으로 산업용 보일러의 제어시스템서 주로 이용되어 왔다. 그러나 다중 루프를 가진 보일러 시스템에서는 루프간의 상호 간섭 영향 등으로 부하 변화에 따라 요구되는 증기(steam)압력, 증기 유량(steam flow)변화 등을 동시에 만족하도록 급수 유량, 연교 유량, 공기 유량 등을 PlH제어기만으로 제어하는 것은 어렵다. 본 연구에서는 보일러 시스템의 다목적 성능 최적화에 각각의 적합도 함수 $f_{a}$ , $f_{b}$, $f_{c}$를 정의하고 면역 알고리즘을 이용해 최적화를 구하고 그 결과에 대한 특성과 유효성을 검토하였다.다.다.
본 논문에서는 비선형 제어시스템의 성능 개선을 위한 새로운 신경망 직접 적응제어 알고리즘을 제시하였다. 제어칙은 Gaussian RBF 신경망을 이용한 제어입력과 근사화 오차 및 외란의 영향을 제거하기 위한 보조제어 입력으로 구성하였다. 또한 신경망에 사용된 가중치와 보조입력의 파라미터를 조정하기 위한 적응칙은 Lyapunov 안정도 이론에 의하여 구하였다. 이렇게 함으로써 외란이나 근사화 오차에 관계없이 플랜트와 기준모델 사이의 오차가 0이 되도록 하는 알고리즘을 구할 수 있었다. 또한 제시된 알고리즘의 효용성을 알아보기 위하여 Duffing forced oscillation 시스템에 대하여 시뮬레이션 하여본 결과 만족할만한 성능을 얻을 수 있었다.
다기능 휠체어 시스템의 제어부인 80C196KC를 사용했으나, fuzzy 알고리즘을 적용하는데 있어서 여러 가지 문제점(속도, 연산, 외부장치 등) 때문에 구현1차는데 상당한 어려움이 있었다. 이를 해결하기 위해 20MIPS의 속도인 TMS320F240의 프로세서를 사용하였으며 이로 인해 발생하는 문제점을 거의 해소시켰고, 퍼지 알고리즘을 효율적으로 적용할 수 있었다. 본 시스템의 구성은 주제어기로 퍼지 제어 알고리즘을 사용하여 조이스틱을 제어시켰고, 2개 encoder를 입력을 받아 휠체어 회전수를 이용하여 제어시켰다. 휠체어 모터로는 BLDC(Brushless DC) 모터를 사용했으면, BLDC전용 드라이브단을 이용하여 모터를 구현시켰다. 그리고 3개의 초음파 센서를 부착하여 장애물 회피를 시도하였다. 초음파센서의 효율적인 사용을 위해 스텝 모터(Stepping Motor)와 마이크로 컨트롤러로 PIC을 사용하였다. 본 논문의 실험 결과에서는 이전의 제어기(80C196KC)보다 현저히 성능 면에서 향상되었고, 부수적인 외부장치 처리면에서도 상당한 차이를 볼 수 있었다
로봇이 지니는 지역적 한계성을 극복하기 위하여 구륜 이동용 로봇에 대한 연구가 전세계적으로 진행되어지고 있으나, 구륜이동로보트는 모델링의 불활실성이나 nonholomic등의 제약조건에 의하여 제어기의 설계시 많은 문제들을 지니게 된다. [1][2]. 이러한 어려움을 해결하기 위해 퍼지 알고리즘을 이용한 제어기 설계가 이루어지고 있으나 제한된 범위게 머무르고 있는 상황이다. 본 연구에서는 유전알고리즘에 근거하여 소속함수 및 규칙부의 자율적 조졸을 수행하는 구륜이동로보트의 퍼지 제어기를 한다. 제시된 알고리즘에서 퍼지 입출력 소속함수의 조절을 각각 독립적으로 이루어지며, 출력 소속함수의 유사지표에 근거하여 규칙부의 조절이 이루어진다.
본 논문에서는 Flexible Manipulator의 제어를 위해 퍼지제어의 제약인 멤버쉽 함수, 퍼지규clr을 유전알고리즘으로 조정, 최적화 하는 새로운 제어기를 설계하였다. 사용된 유전알고리즘은 Steady State Genetic 알고리즘과 Adaptive 유전 알고리즘의 합성이다. 제안한 제어기는 Flexible Manipulator의 끝점 무게 0.8kmg, 최대속도 1m/s의 경우, 퍼지제어에 비해 오차가 90.8% 감소하고 신경회로망을 이용한 퍼지제어에 비하여는 31.8% 감소하였으며 진화전략과 퍼지제어합성에 의한 제어기보다는 오차가 31.3% 감소하는 통 제어성능과 그 유용성이 우수함을 확인하였다.
이 글에서는 본 실험실에서 개발한, 교통정보 추출을 위한 차량검지 알고리즘과 차량 추적 알고리즘, 모델에 기반한 차량의 인식과 추적을 위한 알고리즘, 지능형 차량을 위한 선행차량 인식과 차선 인식을 위한 영상 알고리즘에 대하여 살펴 보았고, 이들 알고리즘을 직접 도로영상에 적용하여 그 가능성을 살펴보았다. 교통 정보 추출용 차량 검지 알고리즘은 실험실에서 구성한 영상 검지기 시스템에 실제 적용되어 실시간으로 작동하고 있다. 그렇지만, 아직까지는 대부분의 알고리즘이 실시간 구현과 시스템 적용성에서 미흡한 상태이다. 따라서, 본 실험실에서는 이미 개발된 영상 알고리즘의 신뢰성 제고와 실시간 처리를 위해 알고리즘 자체의 성능 향상 뿐만 아니라 이를 수행하는 하드웨어에 대한 연구도 병행하고 있다.
본 논문에서는 심전도(ECG) 센서와 에지 컴퓨팅(Edge computing)을 활용하여 실시간 데이터와 Bayesian optimization을 통한 기계학습 알고리즘으로 재활 로봇에서 발목을 제어할 수 있는 Parameter(외골격 관련) 최적값을 출력한다. 심전도 센서 적용을 기반으로 하는 바이오 데이터 기술, 기계 학습(Bayesian optimization) 모델 접근 방식과 하드웨어 결합으로 재활 로봇 모터를 제어할 수 있는 Parameter 제공과 실시간 모터 제어 운영할 수 있도록 분석 플랫폼을 구축한다. 이 플랫폼을 이용해보다 효과적인 이동형 로봇설계 및 처리 방법을 연결할 수 있는 발판을 마련하였고, 로봇제어에 많이 사용하고 있는 매트랩 시뮬링크(Matlab simulink)를 연결할 수 있는 범용 통신 지원한다. 센서-전처리-인공지능 알고리즘-모터 제어 Parameter로 연계되는 데이터 가공과 처리 방법으로 최근 분석 기법을 적용하여 바이오 데이터 연구 활동과 이동형 재활 로봇 관련 데이터 분석 분야를 쉽게 접근할 수 있도록 한다.
본 논문에서는 축구 로봇의 원하는 속도와 이동 패턴을 만들어 내기 위하여 속도 제어에 크게 영향을 미치는 거리 오차와 각도 오타 등의 반영 비율을 나타내는 각종 파라미터가 포함된 속도 제어 함수를 제안하고, 이들 파라미터들을 유전자 알고리즘을 이용하여 최적의 값들을 탐색함으로써 변화된 환경 속에서도 로봇을 목적에 따라 신속하게 이동하게 하는 속도 제어 전략을 제안한다.
침수의 경우에, 수중 비행체(UFV : Underwater Flight Vehicle)는 발라스트 탱크들의 내부를 고압 공기로 비워 내어 부상을 수행한다. 그런데, 기존의 blow-off 방법은 가벼운 침수일지라도 부상 후에는 몸체를 수면에 드러나게 한다. 이는 불필요한 임무 실패 또는 몸체 노출의 결과를 가져온다. 따라서, 부상 제어에 의해 침수 및 부상에 의한 오버슈트 심도를 감소시킴과 동시에 몸체를 수면 근처에 유지시키는 것이 필요하다. 이 문제를 해결하기 위해서 전문가 지식 및 FBFE(Fuzzy Basis Function Expansion)를 사용하는 부상 제어 알고리즘이 제안되었다. 제안된 알고리즘의 성능 검증을 위한 시뮬레이션 결과는 제안된 알고리즘이 UFV 부상 제어 시스템에 존재하는 문제점들을 효과적으로 해결하고 있음을 보여준다.
유연 로봇 매니퓰레이터의 위치 제어 알고리즘에 대한 연구를 하였다. 제안하는 알고리즘은 신경회로망의 학습 알고리즘에 근거한 자동 구축 퍼지 적응 제어기(ACFAC : Automaitc Constructed Fuzzy Adaptive controller)에 기본으로 한다. 제안하는 시스템은 비지도 경쟁 학습 알고리즘을 사용하여 입력 변수의 멤버십 함수와 지도 Outstar 학습 알고리즘을 사용하여 출력 정보를 학습시킨다. ACFAC는 유연 로봇 매니퓰레이터의 동력한 모델을 필요로 하지 않는다. ACFAC는 유연 로봇 매니퓰레이터의 끝점이 원하는 궤적을 따라가도록 설계되었다. 이 제어기의 입력은 위치 오차, 위치 오차의 미분 값과 오차의 variation에 의해 결정된다. ACFAC의 우수서을 보여주기 우해서 PID 제어나 신경회로망 알고리즘을 사용한 결과와 비교를 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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