In order to design a high-performance controller with excellent positioning and tracking performance, an optimal tuning method based on the integrated design concept is studied. DOBs, feedforward controllers and CCC are applied to control the bi-axial linear servomechanism. To derive accurate dynamic models of mechanical subsystems equipped with linear servos for the integrated tuning, system identification processes are conducted through the sine sweeping. An optimal tuning problem with stability, robustness and overshoot constraints is formulated as a nonlinear constrained optimization problem. Optimal gains are obtained through the SQP method. Experimental results confirm that both tracking and contouring errors are significantly reduced by applying the proposed controller and integrated tuning method.
컴퓨터 비전을 이용한 이진 영상 데이터 처리는 사용자가 원하는 객체를 배경과 분리하여 추출하는 데에 유용하며 객체 위치 검출에는 테두리 검출(edge detection), 센트로이드 검출 (centroid detection) 등 다양한 기법들이 사용되어 왔다. 연속해서 움직이는 객체의 위치를 테두리 검출 기법을 이용하여 추종 시, 조명과 환경 잡음에 민감한 영상 데이터의 특성상 객체의 테두리 부분은 매 프레임마다 조금씩 차이가 있어 위치를 검출하는 데에 오차가 발생하기 쉽다. 그러나 센트로이드 기법으로 구할 경우 많은 픽셀의 무게중심을 구하는 것이므로 그 오차를 줄여 빠르고 정확한 위치 검출에 유용하다. 본 논문에서는 LabVIEW를 이용하여 진자운동 하는 물체의 센트로이드 점을 구하여 실시간 위치 검출을 구현한다.
In this paper, the optimal tuning of a cross-coupled controller linked with the feedforward controller is studied to reduce contouring and tracking errors of a bi-axial servomechanisms by using the previously developed integrated tuning method. The CCC system for an arbitrary curve, which is combined with the feedforward controller, is formulated by a state-space based on a series of linear motion trajectories. An optimal tuning problem is formulated as a nonlinear constrained optimization problem including relevant controller parameters of the servo. To verify the effectiveness of the proposed optimal tuning procedure, linear and circular motion experiments are performed on the xy-table. Experimental results confirm that both tracking and contouring errors are significantly reduced by applying the proposed control and tuning system.
본 논문에서는 매개변수 추종기법과 모델추종 적응제어기법을 이용하여 재형상 모델 추종 비행제어기법을 제안하였다. 기준 모델을 추종하기 위하여 모델의 신호와 입력, 오차를 이용하여 적응제어기를 구성하였다. 고장이 발생하는 경우 시스템에 발생하는 불확실성에 대처하기 위해 시스템 식별기법을 도입하였으며, 역변환 계산의 용이성을 위해 회귀적 재귀 푸리에 변환기법을 사용하였다. 회귀적 재귀 푸리에 변환을 이용한 적응제어기법을 통해 고장에 능동적으로 대처하는 비행제어시스템을 구성하였으며, 항공기 제어면 파손을 모사하기 위하여 안정미계수 및 조종미계수 기법을 이용하여 고장을 정식화 하였다. 수치 시뮬레이션을 통해 제안된 제어시스템의 타당성을 검증하였다.
첨단차량 및 도로시스템 (AVHS)의 가장 핵심적인 모형인 추종거동 모형은 인간공학적 요소를 반영하거나 가속도 오차율을 줄이는 등 다양한 측면에서 개발되고 있다. 하지만 첨단차량 추종거동과 관련하여 기상상황을 고려한 안전성에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 기상상황에 따른 노면상태와 차량 주행행태의 관계를 분석하여 첨단차량 추종거동 시 차량의 주행행태 변화를 비교하였고, 이에 따른 노면상태 별 최적안전거리를 산정하였다. 노면상태는 기상상황에 따라 다양하게 분류 되지만, 본 논문에서는 건조, 습윤, 적설 노면상태로 분류하고 이에 따른 마찰계수를 추종거동 모형인 GMIT 모형에 적용하였다. 제안된 추종거동 모형의 시뮬레이션 결과, 기상상황별 노면상태에 따라 추종차량의 속도와 가속도 및 차간거리가 변화되었다. 또한 변화하는 노면상태에 따라 달라지는 차간거리를 이용하여 기상상황에 따른 노면상태 별 최적안전거리를 산정하였다. 습윤노면상태에서의 최적안전거리는 건조노면상태에 비해 약 1.7배가 늘어났으며, 적설노면상태에서의 최적안전거리는 건조노면상태에 비해 약 5.6배가 늘어났다.
본 논문은 다수의 구동기 고장을 가진 유연 관절 로봇의 적응 고장 수용 제어기를 제안한다. 다수의 구동기 고장의 크기와 일어나는 시간은 알려지지 않는다고 가정한다. 구동기 고장을 수용하기 위해 추종 오차의 수렴율과 오버슈트의 최대치로 특성화된 미리 정의된 성능을 보장하는 유계 조건을 갖는 적응 고장 수용 제어기를 설계한다. 르아프노브 안정도 이론을 이용하여 페루트 시스템의 모든 신호가 준 전역적이고 균일하고 궁극적으로 유계됨을 증명하고 추종 오차가 미리 정의된 성능 유계에서 벗어나지 않음을 보인다.
본 논문에서는 로보트 매니퓰레이터의 기준모델 적응제어계 설계에 있어서 계통의 미지 파라미터에 대해 계통식이 선형화됨에 착안하고 Augmented 오차변수를 도입하여 파라미터 제이칙 및 제어입력을 제안하였고, 계통의 모델링 과정에서 불가피하게 도입되는 모델링 오차 및 미소한 시정수를 가진 기생요소(parasitics)들이 계통의 파라미터 동정 및 추종오차에 미치는 영향을 검토하였으며 개선책으로 저역 필터를 토입한 적응제어기를 구성하여 제안된 제어칙으로 별다른 가정없이 계통이 대국적으로 안정함을 밝혔다. 끝으로 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 제안된 제어기 구성법이 기생요소의 영향감소에 효과적이고 유용함을 밝혔다.
The ultra-precision products which recently experienced high in demands had included the large areas of most updated technologies, for example, the semiconductor, the computer, the aerospace, the media information, the precision machining. For early 21st century, it was expected that the ultra-precision technologies would be distributed more throughout the market and required securing more nation-wise advancements. Furthermore, there seemed to be increasing in demand of the single crystal diamond tool which was capable of the ultra-precision machining for parts requiring a high degree of complicated details which were more than just simple wrapping and policing. Moreover, the highest degree of precision is currently at 50 nm for some precision parts but not in all. The machining system and technology should be at very high performed level in order to accomplish this degree of the ultra-precision.
본 논문에서는 이동 로봇의 경로 추종 제어를 위해 웨이블릿 신경 회로망에 기반한 예측 제어기의 설계 방법을 제안하고자 한다. 제안한 방법에 의해 설계된 제어기는 이동 로봇의 동특성을 예측하기 위한 웨이블릿 신경회로망 기반 예측기와 예측 제어기로 구성된다. 제안한 방법에서 모델링 및 제어기로 적용되는 신경 회로망의 장점과 우수한 해석 능력을 가진 웨이블릿 변환의 장점을 결합한 웨이블릿 신경 회로망을 이용하여 이동 로븟의 동특성을 모델링하여 예측 제어기에서의 비용 함수 최소화에 적용한다. 경로 추종 제어의 목적인 이동 로봇의 실제 출력과 예측기의 출력 오차를 최소화하기 위해 웨이블릿 신경 회로망의 파라미터 동정 및 예측 제어기는 경사 하강법을 이용하여 학습한다. 마지막으로 컴퓨터 모의 실험을 통하여 제안한 예측 제어 시스템의 적용가능성 및 효율성을 검증하고자 한다.
dead beat 제어법칙을 적용한 적응기구에 존재하는 혼돈신호가 일정한 규칙성과 질서를 갖는다는 특성을 이용하여 낮은 상관관계를 갖는 동적 관계식을 도입하여 반복 추종함으로서 추종오차를 줄이고 제어성능을 향상시킬 수 있었다. 또한 이러한 적응제어를 적용한 경우에도 혼돈현상을 보이는 것을 1) Time series 2) Fourier spectrum 3) Phase portrait 4) Lyapunov exponent 등의 방법을 통하여 증명하고 그 특징을 규명해 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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