• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.1203-1211
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• 2017

본 논문은 유연관절로봇의 추종성능과 정합과 비정합 외란 모두에 대한 강인성을 향상시키기 위한 강인한 제어기를 제안한다. 제안된 제어기는 백스테핑 외란관측기(DOB), 수동성기반 제어기(PBC)와 적분슬라이딩모드 제어기(ISMC)가 백스테핑기법 형태로 구성되어 있다. 백스테핑 DOB는 링크측의 비정합 외란을 고려하는데 사용되며 모터측의 기준입력을 제공하는 역할을 한다. IDA-PBC는 모터측의 추종제어를 수행하며 적분슬라이딩모드제어와 결합될 때 공칭제어기의 역할을 하며 전체 공칭제어시스템의 안정도를 보장받도록 한다. 반면에 적분슬라이딩모드제어는 정합조건을 만족시키는 모터측의 외란의 영향을 제거하는데 사용된다. 링크측의 제어기를 설계하는데 있어서는 PD타입의 임피던스제어기와 DOB가 결합됨으로써 강인한 제어특성과 함께 모터측의 기준입력에 적합한 연속적인 입력의 제공이 가능하도록 하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2031-2033
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• 2002

고 배속 광디스크 드라이브(ODD) 시스템에서 위치제어 성능을 향상시키기 위해서는 디스크의 면 진동과 수평 진동과 같은 외란에 의한 오차를 감소 시켜야만 한다. 따라서 하드디스크를 포함한 여러 분야에서 뛰어난 외란 제거 성능을 보이고 있는 외란 관측기는 좋은 대안이 될 수 있다. 그러나 ODD 같은 양산용 전자제품에 외란 관측기를 구현하기 위해서는 별도의 계산 장치가 필요하고, 출력신호를 직접 Feedback 신호로 활용해야 하는 경우가 발생한다. 본 논문에서는 ODD 시스템의 외란을 제거하기 위한 수정된 구조를 가지는 오차를 기초로 한 외란관측기(Error Based Modified Disturbance Observer, EM-DOB)를 제안한다. EM-ROB 시스템은 DOB 시스템에 비해 그 구조가 더욱 간편하고 쉽게 구현 할 수 있다는 장점을 가진다. 그리고 제안한 EM-DOB 시스템의 특성을 연구하고 실험을 통해서 EM-DOB의 효용성을 입증하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권1호
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• pp.131-136
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• 2017

본 논문에서는 출력단에 외란이 존재하는 수위 제어 시스템을 안정화하는 제어기를 제안하였다. 출력단의 외란의 효과를 감소시키기 위하여 여러 기법들이 제안되었지만 시스템에 존재하는 시간지연으로 인해 기대한 만큼 제어성능이 나오지 않고, 시간지연을 해석하기도 쉽지 않다. 이런 문제를 해결해보고자 PI 제어기에 필터를 도입해서 외란의 영향을 감소시키고, 외란관측기(Disturbance Observer)를 추가로 적용하여 출력단 외란의 영향이 감소되는 것을 검증하였다. 제안된 제어기는 MATLAB 시뮬레이션을 이용하여 성능을 검증하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권11호
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• pp.123-129
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• 2016

본 논문에서는 외바퀴 로봇의 균형 제어 성능을 향상할 목적으로 외란관측기를 사용한다. 외란관측기의 설계는 역 공칭 모델 설계와 Q필터 설계의 두 과정으로 구성된다. 외바퀴 로봇의 역 공칭 모델을 역 스틱 모델로 부터 유도하고 역 공칭 모델의 안정화를 위한 Q필터를 설계한다. 이 과정에서 Q31의 형태를 갖는 필터를 설계하고 Q필터 시정수의 영향에 관한 실험적인 검증 결과를 제시한다. 시정수는 외란 억제 대역폭을 결정하는 역할을 하지만 외란 억제와 센서 잡음 내성은 상보적인 특성을 갖고 있다. 그러므로 전체 시스템을 고려하여 적절한 시정수가 선택되어야만 한다. 이를 해결하기 위해 3개의 서로 다른 시정수가 외란관측기에 각각 사용되었을 때의 제어 성능을 비교하는 실험을 수행한다. 결과 분석을 바탕으로 한 바퀴 로봇의 균형 제어에 대한 외란관측기 설계에 적합한 시정수 변수의 설계 범위를 제안한다.

• Journal of Power Electronics
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• 제16권4호
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• pp.1578-1586
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• 2016

A power quality improvement scheme for grid connected inverters, even in the presence of the disturbances in grid voltages due to harmonic distortions and three-phase imbalance, is presented for distributed generation (DG) power systems. The control objective is to force the inverter currents to follow their references with robustness even under external disturbances in grid voltages. The proposed scheme is realized by a disturbance observer (DOB) based current control scheme. Since the uncertainty in a system can be effectively canceled out using an estimated disturbance by the DOB, the resultant system behaves like a closed-loop system consisting of a disturbance-free nominal model. For experimental verification, a 2 kVA laboratory prototype of a grid connected inverter has been built using a digital signal processor (DSP) TMS320F28335. Through comparative simulations and experimental results under grid disturbances such as harmonic distortion and imbalance, the effectiveness of the proposed DOB based current control scheme is demonstrated.

• 전자공학회논문지SC
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• 제44권3호
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• pp.64-69
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• 2007

시스템의 자세 제어는 사용되는 모터의 위치 제어로 대응되며, 이러한 시스템은 운용환경 시에 충격 진동이 발생하게 된다. 이러한 충격 진동 외란을 제거해야 요구하는 위치 제어를 수행할 수 있다. 로봇 제어 분야에서 불확실한 외란에 의한 로봇의 자세 제어는 가장 기본적이면서 중요한 분야중의 하나이다. 이러한 문제를 다루기 위하여 계산 토크 방식에 기초한 선형 제어기법이나 적응 제어 기법, 강인 제어 기법 등을 이용한 연구 결과들이 발표되고 있다. 그러나 그러한 기법은 일반적으로 로봇의 정확한 동력학적 특성을 알아야 하며, 구현하기가 복잡하다. 따라서 본 논문에서는 적응 규칙에 의하여 모델의 불확실성, 시스템의 변화, 외란으로 인해 발생하는 공칭 플랜트와의 오차를 보상하도록 제어 입력을 생성하는 내부 루프 부분과 공칭 플랜트 모델의 명령을 추종하도록 하여 제어 입력을 생성하는 외부 루프 부분으로 구성되는 방법인 외란관측기(Disturbance OBserver : DOB) 제어 알고리즘을 제안한다. 또한 프로세서의 신뢰성과 수치 연산 및 알고리즘의 빠른 처리를 위해 현재 사용 빈도가 높은 TI사의 DSP시리즈 중에서 부동 소수점 연산 기능을 가지면서 모터 제어에 적합한 TMS320C2000계열의 TMS320F2812을 사용하여, 운용 시 발생되는 진동 등에 대한 외란 제거를 목적으로 한다. 본 논문은 규명된 시스템 모델식을 바탕으로 DOB 제어 시뮬레이션을 수행하고 시뮬레이션으로 검증된 DOB 모터 자세 제어 알고리즘을 DSP에 적용하기 위해 코드변환하고 PMSM 모터 모델 시뮬링크 블록을 구성하여 외란 관측기 제어 알고리즘을 모터 실험 시스템에 적용함으로써 타당성을 검증하고 상용 제어기로 실제 현장에 적용 가능함을 입증한다.

• 전력전자학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.89-93
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• 2017

This study proposes a grid voltage estimation scheme without a phase delay in the voltage-sensorless control of a grid-connected inverter to enhance its economic feasibility, such as manufacturing cost and system complexity. The proposed scheme estimates grid voltages using a disturbance observer (DOB)-based current controller to control the grid-connected inverter without grid-side voltage sensors. The proposed voltage-sensorless control scheme can be applied successfully to grid-connected inverters, which should be operated with synchronization to the grid, considering the phase angle of the grid can be effectively detected through estimating the grid voltages by DOB. However, a problem associated with the phase delay in estimated grid voltages remains because the DOB has dynamic behavior similar to low-pass filter. Hence, the estimated grid voltages are compensated by a phase lead compensator to overcome the limitation. The effectiveness of the proposed control and estimation schemes is proven through simulations and experiments using a 2 kVA prototype inverter.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제6권9호
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• pp.768-776
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• 2000

A robust high-speed motion controller is proposed. The proposed controller consists of the proximate time optimal servomechai는 (PTOD) for high-speed motion, disturbance observer (DOB) for robustness, friction compensator, and saturation handling element, In the proposed controller, DOB basically provides the chance to apply PTOS to non-double integrator systems by drastically reducing disturbances as well as unwanted signals due to difference between real system and the double integrator model. But, in DOB-based systems, if control input is saturated due to control input PTOS and/or DOB, overall system stability cannot be guaranteed. To solve this problem, ribust stability, when the control input is saturated. Eventually, a simple saturation handling element is inserted to maintain internal stability of overall system. Also, we explain the our two saturation handling methods, Additional Saturation Element (ASE_ and Self Adjusting Saturation (SAS), are the equivalent solutions of the saturation problem to maintain internal stability. The stability and performance of the proposed controller are verified through numerical simulations and experiments using a precision linear motor system.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.609-612
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• 2008

The solid immersion lens (SIL) based near-field recording (NFR) system is considered as one of the high density optical data storage system. For the NFR servo system, tracking servo control is a difficult technology to maintain extremely small gap between SIL and media within one twentieth. This is because the track pitch is decreased for increasing the recording density. In this paper, we propose disturbance observer (DOB) and internal model principle (IMP) for disturbance rejection due to eccentricity of disk. The performance of tracking controller using DOB is increased by about 85%, 94%, 97% using Q filters that have bandwidths of 50Hz, 125Hz, 250Hz, respectively. Moreover, IMP based controller is effectively reduced the residual error.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.416-422
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• 2017

인간과 로봇이 같은 공간에서 작업을 할 경우가 많아짐에 따라 안전성을 고려한 로봇의 제어가 필요하다. 안정성을 위해서 로봇은 인간의 힘에 순응해야 함으로 낮은 임피던스가 요구되는 반면에 높은 제어성능을 갖도록 하기 위해서는 외란에 강인하기 위해서는 높은 임피던스가 요구된다. 이러한 이율배반적인 목적을 달성하기 위해서 본 연구에서는 적분슬라이딩모드와 외란관측기(DOB)를 사용하여 인간의 힘 이외의 외란에는 강인한 특성을 보이고 인간의 힘에는 순응할 수 있는 제어기를 설계한다. 인간의 동작이 특정 주파수의 범위에 있다는 사실에 근거하여 인간에 의한 외란인 경우의 외란에 대해서는 로봇이 순응하도록 슬라이딩모드를 설계하는 것이 본 논문의 독창적인 아이디어이다.