본 논문은 4개의 로터를 가지는 쿼드콥터에 대한 비선형 운동모델을 구성하고, 특이섭동 기법을 이용한 모델 역변환 위치 제어기 설계 결과에 대해 나타낸다. 특이섭동 모델 역변환방식은 느린 동역학과 빠른 동역학을 시분할 기법(time scale separation)기법을 이용하여 각각 역변환 시키는 방법이다. 수립한 6자유도 비선형 운동모델 기반으로, 모델 역변환 제어기를 설계하고 시뮬레이션을 수행한 결과 정확한 위치 추종을 수행함을 확인하였다.
현재 ATM 망의 ABR 소스에서 불확실한 시간지연에 대한 이산시 모델에 대해, 많은 연구가 진행되고 있다. 이 모델들은 각각의 소스에서의 대역폭(Bandwidth)을 일정하게 보고 있지만, 현실적으로 소스의 네트워크 상황에 따라 각기 할당되는 대역폭은 큰 차이가 있다. 각기 다른 대역폭을 고려할 때 ABR 스위치 모델은 특이 섭동 구조를 갖는다. 본 연구에서는 대역폭 차에 따른 ABR 스위치에서의 특이 섭동 모델을 제안하고 ABR 스위치에서의 체증을 해결하기 위해 합성제어 기법을 이용한 이산시 최적 제어기를 설계한다.
Linear controllers, such as LQG/LTR controller, have been investigated to control flexible link manipulators. The performance and complexity of these depend largely on the linearized model upon which the controller is designed. In this study, singular perturbation model is tested in designing a LQG/LTR controller for a flexible link manipulator. The order of the resulting controller is much lower than the one based on a full model. Through numerical study, it is shown that the performance of the proposed controller reaches reasonably to the one based on the full model.
본 논문은 특이섭동을 포함한 비선형 시스템을 위한 샘플치 제어 기법을 논한다. 비선형 시스템은 타카기--수게노(Takagi--Sugeno: T--S) 퍼지모델 형태로 표현됨을 가정한다. 새로운 리아푸노프 함수와 추가적인 항등식을 이용하여 선형행렬부등식 형태의 샘플치 폐루프 T--S 퍼지시스템의 점근적 안정도 조건을 제시한다. 분석결과에 대한 몇 가지 논의점을 언급한다. 모의실험에 의하여 제안된 기법의 타당성을 보인다.
Unified State Model(이후 USM)은 Altman(1972)에 의해 처음 제안된 이후 Chodas(1981), Raol & Sinha(1985), Vittaldev et al.(2012) 등을 거치며 연구 발전되어 왔다. 이 모델은 공간상 6개 성분의 위치, 속도 벡터를 이용해 위성의 운동을 기술하는 기존 계산 방법과 달리 4개의 Quaternion 변수를 도입하여 위성의 위치를, 3개의 Hodograph 변수를 도입하여 위성의 속도를 각각 기술한다. USM의 장점은 직교좌표계로 표현된 위성의 위치, 속도 변수에 비해 USM 변수의 변화량이 상대적으로 작기 때문에 수치 계산 시 계산의 안정도가 높다. 또한 원궤도(${\omega}$ : undefined)와 적도면 궤도(i = 0, ${\Omega}$ : undefined) 계산 시에 나타나는 특이성(singularity) 문제가 발생하지 않는다. 본 연구에서는 USM 계산방법과 기존 방법에 의한 위성궤도 계산결과의 차이를 비교 분석하였다. 지구궤도 위성의 정밀계산을 위해 이체항 이외에 지구타원체 섭동항과 대기 항력에 의한 섭동항을 추가 적용하였다. 비구형 지구 중력 포텐셜에 의한 섭동은 J4항까지 고려하였으며, 대기 항력은 간단한 exponential 모델을 적용하였다. 또한 수치계산 시 적분 간격과 정밀도 차수를 조절하여 각 모델의 계산 안정성을 테스트하였다. 본 연구의 궤도계산 결과 USM 모델을 이용한 계산방법은 그 정밀성과 계산효율성이 매우 우수한 것으로 검증되었다.
To improve the performance of the robots they must be built ever lighter, which will lead to flexibility of the links. The full order of the flexible link manipulator dynamic system does not allow the determination of a feedback linearization control as for flexible link manipulator regard low mode. In this paper, this drawback is overcome by LQG/LTR controller which is designed bya corrected reduced modle based on the singular perturbation method.
본 논문에서는 먼저 델타연산자 접근법과 섭동기법을 소개하였다. 전자는 수치연산에 있어서 round-off error를 줄여주고 후자는 시스템을 빠른 종속시스템과 느린 종속시스템으로 분리하여 연산시간을 줄여준다. 항공기의 동력학은 종방향 혹은 횡방향 모두 장주기(Phugoid)와 단주기 운동을 동시에 보여준다. 여기서는 경비행기 Beaver의 횡방향 모델에 섬동기법과 델타접슨법을 적용하여 얻는 근사치 해를 정확한 해와 비교하였다. 그 겨로가 개루프 시스템의 경우는 단 한번의 iteration을 시행하여 얻은 근사치 해가 정확한 해와 일치했고, 페루프 시스템의 경우는 iteration없이도 근사치 값이 정확한 해와 일치하였다. 이로써 제안된 방법들의 적용이 항공기 동력학 및 제어에 있어서 매우 유효함이 검증되었다.
This paper addresses an observer-based output-feedback sampled-data controller design problem for nonlinear systems in Takagi-Sugeno (T-S) form including singular perturbations. The design condition is represented in terms of linear matrix inequalities. The separation principle is also investigated.
This paper deals with a robust $H_{\infty}$ sampled-data controller design problem for nonlinear systems in Takagi-Sugeno fuzzy form with singular perturbation. The employed controller takes a state-feedback form. The design condition is represented in terms of linear matrix inequalities. A numerical examples is included to show the effectiveness of the theoretical development.
This paper presents a new stable composite control law for the flexible joint robot manipulators, which incorporate an additional stabilizing control law with the sliding property. The singularly perturbated models in this paper include inertia moments which are functions or the deformations of actuators as well as link positions. The values of renewedly defined fast controller variables are computer from the corrected reduced-order model without additional computational loads. Proposed schemes are compared with the conventional one. The simulations for 2 DOF flexible joint manipulator show that the proposed schemes are more stable than the conventional scheme, and especially effective for the manipulator with high joint-flexibilities.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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