산업자동화의 고l정밀도에 따라 강연한 재어가 요구되고 있다. 하지만 PID 제어지를 갖는 전동기 시스템이 부하 외란을 받게 되먼 제어시스템의 강인 제어는 어렵게 된다. 이에 대해 보완적인 한 방법로 본 논문에서는 전동기 제어 시스템을 위한 PID-전문가 복합형 제어 기법을 제시하였다. 만약 PID 제어 시스템이 안정한 상태에 있다면 전문가 제어기는 시용되지 않는다. 그러나 오차가 일단 발생하게 되면, 전문가 제어기는 오차를 구속 영역 내로 들어가도록 제어한다. 이에 따라 외란의 영향은 현저히 감소하게 된다. PID 전문가 복합형 제어거를 이용한 직류 서보 전용기의 강인성을 시뮬레이션에 의해 확인하였다.
PTC용 태양추적장치는 최대 집열을 위하여 PTC를 항상 태양광이 입사되는 방향으로 일치시키기 위한 자동제어시스템이다. 본 연구는 마이크로프로세서를 사용하는 PTC용 1축 태양추적장치의 개발에 관한 것이다. 개발된 태양추적장치는 태양 위치를 판별하는 태양 센서와 DC 모터 위치제어기로 구성되어 있으며, 80c196KC를 사용하는 제어장치는 아날로그 입력 장치, 24V DC 서보모터제어기, 디지털 I/O로 구성되어 있다. 태양센서는 photodiode를 사용하여 제작되었으며, 태양센서의 법선 방향으로부터 ${\pm}50^{\circ}$ 이내에 위치하는 태양을 감지할 수 있도록 설계되었다. 본 연구에서 개발된 태양추적장치는 현재 한국에너지기술연구소에 설치되어 있는 PTC에서 사용되고 있으며, 태양추적 정확도에 관한 연구가 현재 진행되고 있다.
산업자동화의 고정밀도에 따라 강인한 제어가 요구되고 있다. 하지만 PID 제어기를 갖는 전동기 시스템이 부하 외란을 받게 되면 제어시스템의 강인 제어는 어렵게 된다. 이에 대해 보완적인 한 방법으로 본 논문에서는 전동기 제어 시스템을 위한 PID-전문가 복합형 제어기법을 제시하였다. 만약 PID 제어 시스템이 안정한 상태에 있다면 전문가 제어기는 사용되지 않는다. 그러나 오차가 일단 발생하게 되면, 전문가 제어기는 오차를 구속 영역 내로 들어가도록 제어한다. 이에 따라 외란의 영향은 현저히 감소하게 된다. PID-전문가 복합형 제어기를 이용한 직류 서보 전동기의 강인성을 시뮬레이션에 의해 확인하였다.
A neuro-fuzzy controller has some problems that he difficulty of tuning up the membership function and fuzzy rules, long time of inferencing and defuzzifying compare to PID. Also, the fuzzy controller's own defect as a PD controller has. In this study, it is proposed two methods to solve these problems. The first method is that inner fuzzy rules are tuned up automatically by the back propagation learning according to error patterns. And the second method is a new type defuzzification method that shorten the calculation time of an inferencing and a defuzzifying. In this study, it is designed the new type neuro-fuzzy controller that improves the fast response and the stability of a system by using the proposed methods. And, the designed controller is named EPLNFC(Error pattern Learning Neuro-Fuzzy Controller). To evaluate the fast response and the stability of EPLNFC designed in this study, EPLNFC is applied to a speed control of a DC motor and AC motor.
The direct-drive servo valve(DDV) is a kind of one-stage valve because the main spool valve is directly driven by the dc motor. Since the DDV structure is simple, it is less expensive, more reliable, and offers a reduced internal leakage and a reduced sensitivity to fluid contamination. The control system of the DDV is highly nonlinear due to a current limiter, a voltage limiter, and the flow-force effect on the spool motion. The shape of the step response of the DDV-control system varies considerably according to the magnitudes of the step input and the load pressure. The system-design requirements mean that the overshoots should be less than 20%, and the errors at 0.02s should be less than 2%, regardless of the reference-step input sizes of 1V and 5V and the load-pressure magnitudes of 0MPa and 20.7MPa. To satisfy the system-design requirements, the PID-controller parameters of $K_c$, $T_i$ and $T_d$, and the derivative-feedback gain of $K_{der}$ are designed using the root locus and manual tuning.
In this paper, the position tracking control problem of the servo system with nonlinear dynamic friction is issued. The nonlinear dynamic friction contains a directly immeasurable friction state variable and the uncertainty caused by incomplete parameter modeling and its variations. In order to provide the efficient solution to these control problems, we propose the composite control scheme, which consists of the robust friction state observer, the FNN approximator and the approximation error estimator with sliding mode control. In first, the sliding mode controller and the robust friction state observer is designed to estimate the unknown internal state of the LuGre friction model. Next, the FNN estimator is adopted to approximate the unknown lumped friction uncertainty. Finally, the adaptive approximation error estimator is designed to compensate the approximation error of the FNN estimator. Some simulations and experiments on the servo system assembled with ball-screw and DC servo motor are presented. Results show the remarkable performance of the proposed control scheme. The robust friction state observer can successfully identify immeasurable friction state and the FNN estimator and adaptive approximation error estimator give the robustness to the proposed control scheme against the uncertainty of the friction parameters.
PID 제어기는 구조가 간단하고 구현하기가 비교적 쉽다. 그렇지만 PID 제어기는 큰 오버슈트와 과도응답이 일어날 수도 있다. PID 제어와 다른 제어 기법을 조합한 진보된 하이브리드 구조의 결과는 종종 단순한 PID 제어기의 성능을 개선하는데 사용할 수 있다. 본 논문에서 서보 전동기의 위치 제어시스템을 위한 하이브리드 제어기를 제안한다. 제안한 제어기는 PID 제어기에 병렬로 보조제어기를 접속하여 구성하였다. 보조제어기는 과도 시스템 성능을 개선하는 역할을 하고, PID 제어기는 주로 정상상태 시스템 성능을 개선하는 역할을 한다. 제어기 합성에 관해서 이러한 하이브리드 구조의 가능성 있는 장점은 보조제어기와 제어기의 구성 요소는 분리하여 설계할 수 있다. 여러 가지 제어기 구성요소에 대한 체계적인 설계 방법을 나타내었다. 제안한 하이브리드 개요는 직류 전동기 위치 서보시스템에 적용할 수 있다. 제안한 제어기의 효율성을 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 통하여 입증하였다.
본 연구는 2002년 1월부터 2003년 5월까지 오염원이 비교적 단순한 산지하천에서의 무기 영양염 및 유기물 변동을 고찰하기 위해 낙동강 지류인 대천천의 상류에서 실시되었다. 조사지점은 인위적인 오염이 없는 DC1, 주위의 식당과 민가에서 생활하수가 유입되는 DC2, DC3, DC4그리고 부분적으로 수질이 자연 정화된 DC5이다. 전기전도도, 탁도, BOD는 하수의 유입으로 인하여 DC2에서 급격히 증가하였다가 DC5에서 다시 낮아졌다. 수층의 $NH_4^+$및 $PO_4^{3-}$농도는 갈수기인 겨울에 증가하는 경향이 보였으며, DC2에서 DC1에 비해 각각 150 배 및 37배가 증가하였다가 하류로 내려 갈수록 뚜렷하게 감소하였으며, $NO_3^-+NO_2^-$은 오염지역인 DC2, DC3, DC4와 DC5에서 청정지역인 DC1보다 약 2배 증가하였다. N/P비율은 DC1에서 가장 높았고, 하수 유입지역에서 감소하여 이들 지역에는 부영양화가 진행되고 있음을 알 수 있었다. 퇴적물 공극수의 $PO_4^{3-}$농도는 겨울과 봄에 증가하였으나, $NH_4^+$와 $NO_3^-+NO_2^-$의 농도는 계절 경향이 보이지 않았다. 퇴적물 공극수의 $NO_4^-,\;PO_4^{3-}$ 농도와 퇴적물의 유기물 함유량도 하수가 유입되는 DC2, DC3, DC4에서 유의하게 증가하였고, DC5에서 다소 감소하였다. 퇴적물 공극수의 $NO_3^-+NO_2^-$의 농도는 DC2에서보다 용존산소가 풍부한 DC5에서 오히려 증가하였다. 수층의 TOC와 DOC농도는 봄과 가을에 증가하였고, 하수가 유입되는 지역에서 높게 측정되었다. 조사지역이 산지하천의 상류에 위치하고 있으나 식당 및 민가에서 유입되는 생활하수는 하천의 상류를 부영양화 시켰으며, 하류로 내려오면서 유기물 및 무기 영양염의 농도가 감소하여 하천수가 자연적으로 정화되는 것이 관찰되었다.
신경회로망은 많은 제어분야에서 이용되고 있다. 제어기로 사용될 경우에, 신경망 제어기는 입출력 패턴에 의하여 학습을 하게 된다. 그러나 제어분야의 대부분의 경우에 있어서 신경망 제어기의 입출력 패턴을 구할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위한 한 방법으로, 본 논문에서는 신경망 출력노드에 제어 대상체를 가져오는 새로운 제어 방법을 시도하였다. 이와 같은 새로운 제어 방법의 적용으로 신경회로망제어기의 입출력 데이터를 얻는 문제를 해결할 수 있었다. 제의된 제어 알고리즘의 효과는 직류 서보 전동기의 모의실험에 의하여 확인하였다.
본 논문에서는 산업 현장에서 일반적으로 많이 사용되고 있는 PID 제어기의 비례, 적분, 미분 파라미터를 다층 신경회로망을 이용하여 자동으로 동조하는 방법을 제안한다. 제안한 방식은 자기 궤환 뉴런을 가진 다층 신경회로망이 플랜트의 입력과 출력을 이용하여 PID 제어기의 파라미터들을 학습에 의하여 자동 동조한다. 다층 신경회로망은 자기 궤환 뉴런을 이용하여 입력층, 은닉층, 출력층의 3층으로 구성하고, 출력은 3개의 값을 갖는다. 이것은 PID 제어기의 비례(P), 적분(I), 미분(D) 파라미터로 사용된다. 이 값들은 특정한 값으로 고정되는 것이 아니라 제어 수행 과정 중에서도 다층 신경회로망의 학습에 의해 계속 변화된다. DC 서보 모터와 단일 관절 매니퓰레이터를 대상으로 시뮬레이션을 통해서 제안한 방식의 유용성을 확인한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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