본 논문에서는 불확실한 비선형 시스템에 대한 적응 퍼지 슬라이딩 모드 제어기를 설계한다. 불확실한 비선형 시스템에서 발생할 수 있는 파라미터의 변화를 대처하기 위해서 적응 퍼지 이론을 이용하였고, 외란으로 인한 불확실성을 슬라이딩 모드의 제어기를 통해서 해결하였다. 또한 퍼지 튜닝을 통해 슬라이딩 조건을 가변화함으로써 기존의 슬라이딩 모드 제어기에 비해 빠르고 정확하게 추종 가능하도록 제어기의 성능을 향상시킨다. 제안하는 제어기는 정확한 동역학 모델의 구현이 어렵고 복잡한 비선형 시스템에 외란 특성이 우수한 슬라이딩 모드와 실제 시스템을 표현하는 범용 근사자로 유용성이 입증된 퍼지 시스템을 이용하여 간단하고 쉽게 제어할 수 있도록 하였다. Lyapunov이론을 통하여 전역적인 안정화를 보이며, 마지막으로 역진자 시스템에 적용하여 제안된 제어기의 성능을 검증한다.
본 논문에서 우리는 HIV-1 바이오 동역학모델의 퍼지 모델링 및 디지털 퍼지 제어 기법을 소개한다. 그것의 제어구조는 샘플링 점들에서 측정한 상태로부터 현재 상태를 대략적으로 예측하는 수치적 적분 구조를 사용한다. 제안된 지능형 디지털 재설계에서는 전역 상태-정합과 안정도 조건들을 동시적으로 만족하는 타당한 디지털 제어 이득들을 찾는 것이다. 우리는 보상된 블록-펄스 함수를 이용하여 새로운 전역 상태-정합 조건을 우선 제시하며 그리고 나서 안정도 조건들을 이 조건들에 추가한다. 유도된 조건들은 선형행렬 부등식으로 묘사되며, 그로인해 볼록 최적화 문제로 쉽게 해결될 수 있다. 또한, 안정도 조건으로 인한 성능 하강을 방지하기 위해 두 단계 지능형 디지털 재설계 과정이 제안된다. 첫 번째 단계에서는 전역 상태-정합만을 고려한 디지털 제어 이득을 찾는다. 두 번째 단계에서는 얻어진 디지털 제어하의 폐루프 시스템을 안정화 시키는 추가디지털 제어기를 설계한다.
에어컨 시스템은 압축기(Compressor), 응축기(Condenser), 증발기(Evaporator)와 확장밸브(Expansion Valve)로 구성되며, 에어컨 시스템에서 과열도와 저압(증발기의 압력)은 시스템의 효율 증대 및 성능 개선과 안정성에 대하여 결정적인 영향을 미친다. 따라서, 과열도와 저압을 조절하기 위해, 각각의 압축기내의 인버터 주파수와 확장밸브의 개도 제어가 중요하며 선형과 비선형 시스템 모두에 대하여 견실한 성능을 나타내고, 외란에 대하여 강인한 성능을 보이는 퍼지 제어기를 설계한다. 본 논문에서는 과열도와 저압을 제어하기 위하여, 3대의 확장밸브와 1대의 압축기를 가진 에어컨 시스템에 대하여 다중 퍼지 제어기를 설계한다. 또한, 각 제어 플랜트에 대하여 최적의 퍼지 제어기를 설계하기 위하여 3가지 최적화 알고리즘을 사용한다. 즉, 직렬 유전자 알고리즘(Serial Genetic Algorithm; SGA)과 병렬 유전자 알고리즘인 계층적 공정 경쟁 유전자 알고리즘(Hierarchical Fair Competition Genetic Algorithm; HFCGA), 그리고 Particle Swarm Optimization(PSO)을 사용하여 다중 퍼지 제어기를 최적화하고 시뮬레이션의 결과를 비교한다.
본 논문에서는 준능동 TMD가 설치된 고층건물의 풍응답을 효과적으로 저감시키기 위하여 다목적 유전자알고리즘(MOGA)을 이용한 퍼지관리제어기를 개발하였다. 퍼지관리제어기는 하위제어기인 그라운드훅(groundhook) 제어알고리즘과 스카이훅(skyhook) 제어알고리즘에 의해서 결정된 제어명령을 적절하게 하나로 합치는 역할을 한다. 다목적 유전자알고리즘의 최적화 과정에서 75층의 가속도 응답과 준능동 TMD의 변위응답을 목적함수로 사용하였다. 다목적 유전자알고리즘 최적화과정을 통하여 퍼지관리제어기의 파레토 최적해집합을 효과적으로 얻을 수 있었다. 다목적 유전자알고리즘에 의하여 개발된 퍼지관리제어기는 가중합방법의 제어기보다 매우 우수한 성능을 나타내었다.
최근 다양한 에너지원에 대한 관심이 증가하고 있으며, 연을 이용하여 고공풍력 에너지를 활용하는 방법에 대한 연구가 이루어지고 있다. 연을 이용한 풍력 발전 및 선박 인양 등의 다양한 분야에 적용하기 위해서는 연에 대한 비행제어가 필요하다. 본 논문에서는 이러한 연의 비행제어를 위해 기존의 Sport Kite의 비행기술의 원리를 이용한 지능제어 이론을 적용해보고자 한다. 이를 위해서 적절한 퍼지 룰을 생성하고 퍼지 제어기를 구성하여 연에 대한 비행제어 성능을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
퍼지 제어기는 유도전동기에 대한 정확한 수학적 모델링의 과정 없이 IF-THEN 규칙으로 제어하는 비선형 제어기로서 과도 응답 특성과 외란에 대한 강인성 면에서 고전 제어 방식보다 우수한 성능을 보여준다. 그러나 입출력 변수의 공간을 균등하게 나누고 일정한 형태의 삼각형 멤버쉽 함수를 이용한 퍼지 제어기는 한정된 성능 이상을 기대할 수없다. 다라서 퍼지 제어기의 성능을 항상시키기 위해서는 멤버쉽 함수의 폭과 위치를 조정하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 퍼지 제어기의 각 변수에 할당된 삼각형 멤버쉽 함수의 폭을 유도 전동기의 광범위한 속도에서의 과도 응답 상태에 EK랄 rkqustlzladmfhTJ 유도 전동기의 성능을 향상시키는 방법에 대해 연구하였다.
본 논문은 타카기-수게노 (Takagi-Sugeno: T-S) 퍼지 모델 기반 관측기-제어기의 독립 설계 원리를 조사한다. T-S 퍼지 시스템의 전건부 변수가 측정 가능하거나 출력으로부터 계산 가능한 경우 T-S 퍼지 모델 기반 관측기와 T-S 퍼지 모델 기반제어기는 독립적으로 설계 가능하며, 이에 따른 관측기 기반 출력 궤환 제어기는 전역적 안정화 가능성을 보장한다. 한편 T-S 퍼지 시스템의 전건부 변수가 측정 불가능하거나 출력으로부터 계산 불가능한 경우에는, T-S 퍼지 모델 기반 제어기와 관측기를 구현하기 위하여 퍼지 추론 시스템의 전건부 변수를 추정해야 한다. 본 논문은 전건부 변수가 측정 불가능한 경우 T-S 퍼지 모델 기반 제어기와 T-S 퍼지 모델 기반 관측기의 독립적 설계 가능성을 조사한다. T-S 퍼지 모델 기반 제어기와 관측기의 수렴속도가 충분히 빠를 경우 전역적인 독립 설계가 가능함을 보이며, 그렇지 않은 경우 국소적인 독립 설계가 가능함을 보인다.
본 연구에서는 응답의 과도영역에서 특징점의 각 영역과 $e-{\Delta}e$ 위상평면을 이용하여 이중 퍼지룰을 구성하였다. 구성된 퍼지 제어룰은 기본 퍼지제어 룰에 비해 상승시간, 지연시간, 최대오브슈트 등을 줄일 수 있었으며 퍼지 룰의 제안방법은 $e-{\Delta}e$ 위상평면에서 하나의 퍼지룰은 과도영역에서 정상상태오차를 일으키고 다른 퍼지 제어 룰은 정상상태오차를 감소시키고 수렴영역에서 빠르게 수렴하도록 교대로 사용한다. 또한 $e-{\Delta}e$ 위상평면에서의 두 개의 퍼지 룰은 플랜트의 응답 특성에 따라 교체시기를 결정한다. DSP 프로세서를 사용하는 유압서보 모터 제어시스템을 통한 실험의 결과로서 제안된 이중 퍼지 제어 룰은 기본 퍼지 제어 룰에 비해 빠른 상승시간, 정정시간등 양호한 응답을 얻을 수 있음을 확인하였다.
이 논문은 퍼지 시스템을 기반으로 하여 이동로봇의 제적제어에 대하여 기술한다. 기존의 백스텝핑 (back-stepping) 제어기는 이동로봇의 동역학과 기구학을 모두 포함하여 제어기를 구성하였다. 그러나 기존의 back-stepping 제어기는 기구학적 제어기에서 생성되는 속도 명령에 의해서 많은 영향을 받는다. 기존의 back-stepping 제어기의 성능을 증가 시키기 위해서 본 논문에서는 비선형 제이기로 많이 사용되고 있는 퍼지 시스템을 사용하였다. 본 논문에서는 back-stepping 제어기의 새로운 속도명령을 퍼지 추론을 통하여 생성하였다. 퍼지 규칙은 기구학적 제어기의 개인을 설정하기 위해서 설정하였으며, 퍼지 추론을 통하여 새로 생성된 속도명령은 기준명령의 변화를 고려하여 생성되었다. 그리고 수치실험을 통하여 기존의 back-stepping 제어기 보다 제안된 방법이 우수함을 증명하였다.
본 논문에서는 로봇 매니퓰레이터의 궤적 추종 제어에 관한 연구를 위하여 뉴로퍼지 제어기를 제안하였다. 궤적 추종 제어기를 설계할 경우, 주로 이용되는 효과적인 방법은 토크 계산 제어 방식이다. 그러나, 로봇 매니퓰레이터에 의한 불확실성 문제로 인하여 토크 계산 제어 방식만으로는 좋은 제적 추종 성능을 얻을 수가 없다. 그러므로, 본 논문에서는 로봇 매니퓰레이터에서 발생한 불확실성을 보상하기 위하여 제안된 뉴로퍼지 제어기를 이용하였다. 뉴로퍼지 제어기에서의 퍼지 규칙의 수를 49개로 설정하였으며, 2관절 로봇 매니퓰레이터를 이용한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제어기의 효율성을 입증하였다. 그 결과. 제안된 뉴로퍼지 제어기의 출력이 로봇 매니퓰레이터에서 발생한 불확실성을 효과적으로 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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