• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1171-1179
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• 2012

본 논문에서는 선박운동제어를 위한 제어시스템 설계문제에 대해 고찰한다. 특히 강인한 추종성능을 가진 2자유도 서보계 설계법을 이용하여 선박의 위치 및 자세제어를 위한 제어기를 설계하고, 실험 등의 실제적인 제어시스템 구축시 센서로부터 모든 정보를 획득할 수 없으므로 이에 필요한 상태를 추정하기 위한 관측기 설계 문제에 대해 고려하고 있다. 그래서 본 논문에서는 실제 상태정보와 추정된 상태정보와의 오차를 최소화하도록 $H_{\infty}$ 오차 바운드를 설정하는 기법으로 관측기의 이득을 구한다. 특히 $H_{\infty}$ 오차 바운드를 만족하는 관측기가 존재하기 위한 조건을 LMI형식으로 변환하여 표현함으로써 관측기 이득 계산을 효율적으로 수행하여 최적의 이득을 구할 수 있음을 보이고 시뮬레이션을 통해 그 유용성을 확인한다.

• 수산해양기술연구
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• 제36권3호
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• pp.257-265
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• 2000

본 논문에서는 BLDC 서보모터의 속도 제어성 향상을 위해 속도제어계에 2자유도 적분형 최적 제어법을 적용하고 그 결과를 기존의 PI제어계 및 2자유도 PI제어계와 비교하였다. 2자유도 적분형 최적제어법은 PI제어법이 갖는 지령치 추종특성과 외란 억제특성간의 트레이드오프 문제를 해결하고, 제어계의 최적성을 확보하고자 도입되어졌으며, 시뮬레이션과 실험을 통해 그 유효성을 고찰하였다. 시뮬레이션을 통해 얻은 결과는 다음과 같다. (1) 2자유도 적분형 최적제어계는 PI제어계에 비해 양호한 지령치 추종성과 외란 및 모델링 오차제거 특성을 보였다. (2) 2자유도 적분형 최적제어계는 제어파라미터인 하중행렬 Q, R 및 W에 대한 제약요건이 없을 경우, 모터의 정격조건 하에서 이들을 적절히 설정함으로써 2자유도 PI제어계보다도 양호한 지령치 추종성과 외란 및 모델링 오차 제거 특성을 얻을 수 있다. (3) 2자유도 적분형 최적제어계는 인가전압 및 전류의 크기를 2자유도 PI제어계의 그것과 동일하게 제약할 경우 2자유도 PI제어계에 비해 지령치 추종에 관한 정정시간 외에는 그다지 우수한 성능을 보이지 않았다. 또한, 실험을 통해 고찰한 PI 및 2자유도 PI제어계의 속도추종성능은 시뮬레이션 결과와 거의 동일하였다. 2자유도 적분형 최적제어계에 대한 실험결과는 논문에 나타내지 못하였으나, PI및 2자유도 PI제어계의 실험결과에서 알 수 있듯이 2자유도 적분형 최적제어계도 시뮬레이션 결과와 같은 경향을 보일 것으로 사료된다. 따라서, 본 논문에서 검토된 방법은 기존의 PI 제어계가 갖는 지령치 추종과 외란억제의 트레이드오프 문제를 상당부분 해결 가능할 것으로 보인다. 또한, 일정의 부하외란 및 모델링 오차내에서는 2자유도 PI제어계 보다 나은 제어성능을 보여 BLDC 모터의 속도 제어성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대가 된다. 향후, 2자유도 적분형 최적제어계의 실험결과를 통한 엄밀한 제어성능검증과 스텝외란 외의 주기성 외란 인가시 2자유도 적분형 최적제어계의 외란제거 방안 등이 검토되어야 할 것으로 사료된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제20권3호
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• pp.110-120
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• 1996

The purpose of this study is to build up the control scheme that promptly controls the pressure in a hydraulic cylinder having small control volume, using a PCV(proportional control valve) and a digital computer. Object pressure control system has the character to be unstable easily, because the displacement-flow gain of the PCV is so large considering comparatively small volume of the hydraulic cylinder and the time delay of response of PCV is long. Considering the above-mentioned characteristics of the object pressure control system, in this study, a control system is designed with two degree of freedom scheme that is composed by adding a feed-forward control path to I-PD control system, and the reference model is used to decide control parameters. And through some experiments on FF-I-PD, the validity of this control method is confirmed.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제3권1호
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• pp.1-8
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• 1997

In order to reject the steady-state tracking error, it is common to introduce integral compensators in servosystems for constant reference signals. However, if the mathematical model of the plant is exact and no disturbance input exists, the integral compensation is not necessary. From this point of view, a two-degree-of-freedom(2DOF) servosystem has been proposed, in which the integral compensation is effective only when there is a modeling error or a disturbance input. The present paper considers robust stability of this 2DOF servosystem incorporating an observer to the structured and unstructured uncertainties of the controlled plant. A robust stability condition is obtained using Riccati inequality, which is written in a linear matrix inequality (LMI) and independent of the gain of the integral compensator. This result impies that if the plant uncertainty is in the allowable set defined by the LMI condition, a high-gain integral compensation can be carried preserving robust stability to accelerate the tracking response.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
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• pp.485-488
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• 2006

The most important thing in the container terminal is to handle the cargo effectively in the limited time. To achieve this object, many strategies have been introduced and applied to. If we consider the automated container terminal, it is necessary that the cargo handling equipments are equipped with more intelligent control systems. From the middle of the 1990's, an automated rail-mounted gantry crane(RMGC) and rubber-tired gantry crane(RTG) have been developed and widely used to handle containers in the yards. Recently, in these cranes, the many equipments like CCD cameras and sensors are mounted to cope with the automated terminal environment. In this paper, we try to support the development of more intelligent automated cranes which make the cargo handling be performed effectively in the yards. For this plant, the modelling, tracking control, anti-sway system design, skew motion suppressing and complicated motion control and suppressing problems must be considered. In this paper, the system modelling and a tracking control approach are discussed based on two-degree-of-freedom (2DOF) servosystem design.

• 동력기계공학회지
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• 제13권6호
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• pp.43-50
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• 2009

If an internal combustion engine is operated by consolidated control, the minimum fuel consumption is achieved satisfying the demanded objectives. For this, it is necessary that the engine is operated on the ideal operating line which satisfies minimum fuel consumption. In this context of view, there are many tries to achieve given object. However, the parameter in the internal combustion engines are variable and depend on the operating points. Therefore, it is necessary to cope with the uncertainties such that the optimal operating may be possible. From this point of view, this paper gives a controller design method and a robust stability condition for engine torque control which satisfies the given control performance and robust stability in the presence of physical parameter perturbation. Exactly, the present paper considers a robust stability of this 2DOF servosystem with nonlinear type uncertainty in the engine system, and a robust stability condition for the servosystem is introduced. This result guarantees that if the plant uncertainty is in the permissible set defined by the given condition then a gain tuning can be carried out to suppress the influence of the plant uncertainties.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2000년도 춘계종합학술대회
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• pp.378-385
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• 2000

산업 현장에서 제어 시스템은 l-PD와 PID 제어시스템을 널리 이용된다. 고정밀, 고정도의 위치 제어 시스템에서는 부하변동이나 외란에 의한 제어대상의 파라메타 변동에 따라 제어하기가 어렵다. 목표치 주종에 대해서 PID제어기의 파라메타 값을 설정하면 외란에 대해여 파라메타 설정에 난조가 발생하므로 목표치 추종성능과 외란제거에 강인하게 제어하기가 어렵다. 본 논문에서는 목표치 추종에 대해서 PID 제이기의 파라메타 간을 설정하면 외란에 대해여 파라메타 설정에 날조가 발생하므로 목표치 추종성능과 외란제거에 모두 만족하는 강인성제어에 용이한 2자유도 PID 제어기를 제안하고 그 제어기의 파라메타($\alpha$,$\beta$,${\gamma}$,η)을 신경망 역전파 알고리즘을 이용하여 투닝하므로서 신경망에 의한 2자유도 PID의 각 파라메타를 조정하여 직류 서보 전동기의 위치제어계에서 강인한 제어성능을 고찰하도록 하였다. 신경망 2자유도 PID제어기를 제안하여 제어성능을 컴퓨터 시뮬레이션으로 그 성능을 검토하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권8호
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• pp.1229-1240
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• 1997

The purpose of this study is to build up control scheme that promptly control pressure in a hydraulic cylinder having comparatively small control volume, using a PCV (proportional control valve) and a digital computer. Object pressure control system has the character to be unstable easily, because the displacement-flow gain of the PCV is too large considering the small volume of the hydraulic cylinder and the time delay of response of the PCV is comparatively long. Considering the above-mentioned characteristics of the object pressure control system, in this study, control system is designed with two degree of freedom control scheme that is composed by adding a feed-forward control path to I-PDD$^{2}$ control system, and a reference model is used on the decision of control parameters. And through some experiments on the control system with FF-I-PDD$^{2}$ controller, the validity of this control method has been confirmed.

• 한국항해항만학회지
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• 제34권6호
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• pp.479-485
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• 2010

컨테이너의 신속한 이송 및 처리는 작업시간 단축에 의한 비용절감을 의미하므로 항만에서는 가능한 작업효율을 향상시키기 위해 다양한 노력이 추진되고 있다. 1990년대 중반부터 RMGC 및 RTGC 등의 크레인이 개발되어 컨테이너 이송 및 적재를 위한 필수장비로 널리 이용되고 있다. 특히 RTGC는 타이어 구동방식이므로 주행환경에 크게 제약을 받지 않는 장점도 있으나, 타이어 슬립, 타이어에 의한 샤시의 기울어짐 등 설정된 경로를 고정도로 주행해야 하는 목적달성에 장애가 되는 요인도 많아 레일 위를 주행하는 RMGC에 비해 자동화가 용이하지 않다. 이것은 무인 RTGC 시스템 구축을 어렵게 하는 가장 큰 요인이 되어 이와 관련한 기술개발 또한 미비한 수준에 이르고 있다. 따라서 본 논문에서 RTGC의 무인자동화에 있어서 가장 기초단계라고 볼 수 있는 수학적 모델링을 기반으로 한 고정도 주행제어기를 설계하고자 한다. 먼저 제어대상인 RTGC의 주행에 따른 운동특성을 분석하여 모델링을 수행한다. 기본적인 주행성능을 달성하기 위한 주행제어기를 설계하고 시뮬레이션을 통해 설계된 제어기의 유용성을 확인하도록 한다.