• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 D
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• pp.1864-1865
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• 2006

무인지능형로봇 시스템에 있어서 자세의 정확도를 향상시키기 위한 많은 연구가 이루어져 왔다. 시스템의 자세 제어는 사용되는 모터의 위치 제어로 대응된다. 이와 같은 시스템은 운용 시에 충격 진동이 발생하게 된다. 이러한 충격 진동 외란을 잘 제거해야 요구되는 위치 정도로 제어를 수행할 수 있다. 로봇 제어 분야에서 불확실한 로봇에 대한 자세 제어 분야는 가장 기본적이면서 중요한 분야중의 하나이다. 이러한 문제를 다루기 위하여 계산 토크 방식에 기초한 선형 제어 기법이나 적응 제어 기법, 강인 제어 기법 등을 이용한 연구 결과들이 발표되고 있다. 그러나 그러한 기법은 일반적으로 로봇의 정확한 동력학식을 알아야 하며, 구현하기 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 하는 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 둥에 대한 외란 제거를 목적으로 한다. 본 논문은 규명된 시스템 모델식을 바탕으로 DOB 제어 시뮬레이션을 수행하고 PMSM 모터모델 시뮬링크 블록을 구성하여 검증된 외란 관측기 제어 알고리즘을 검증한다. 시뮬레이션으로 검증된 DOB 모터 자세 제어 알고리즘을 DSP에 적용하기 위해 코드변환하고 모터 실험 시스템에 실제 적용함으로써 타당성을 검증하여 상용 제어기로 실제 현장에 적용 가능함을 입증한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.173-179
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• 2017

본 논문은 고자유도의 로봇에 대한 강인한 임피던스제어를 제안한다. 자유도가 높은 로봇에 대해서 동특성기반으로 제어하기 위해서는 해석적인 로봇의 동특성확보가 거의 불가능하기 때문에 수치해석적인 모델을 사용하게 된다. 이에 근본적으로 모델링오차가 존재하고 작업공간에서 임피던스제어기를 설계하는 경우에 많은 개수의 관절의 움직임의 영향을 받기 때문에 강인제어의 필요성이 더욱 절실하다. 이에 모델링 불확실성과 외란의 존재와 상관없이 원하는 임피던스를 유지하기 위해서는 공칭계통의 동특성에 슬라이딩모드의 강인성을 추가할 수 있는 적분슬라이딩모드제어를 도입하였고 입력외란의 영향을 제거할 수 있는 외란 관측기를 동시에 적용한 강인한 임피던스제어기를 제안하였다. 외란과 모델 불확실성이 존재함에도 불구하고 공칭계통을 기반으로 한 임피던스제어기의 특성을 그대로 유지할 수 있는 제어기가 설계되었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권12호
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• pp.41-47
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• 2009

본 논문에서는 자기부상 시스템에서 널리 채용되고 있는 흡인식 자기부상 시스템의 제어특성을 개선하기 위한 연구를 수행하였다. 흡인식 자기부상 시스템은 그 특성 상 제어계의 불안정성을 내재하고 있기 때문에 일반적으로 산업현장에서 널리 사용되는 비례적분제어방식(PI)이 아닌 비례적분미분제어방식(PID)을 이용하여 제어 시스템을 구성한다. 본 논문에서는 이러한 PID 제어방식의 제어특성을 개선하기 위하여 외란관측자를 이용한 제어기를 제안 하였으며 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 특성을 확인하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2001년도 ICCAS
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• pp.31.5-31
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• 2001

In conventional perturbation estimators such as disturbance observers(DOB) [1, 2] or time-delayed controllers(TDC) [3{5}, the low pass filter(so-called Q-filter) plays an important role in the stability and performance. However, a general design guideline or analysis for the Q-filter has not been researched yet. In this paper, a guideline for the design of discrete Q-filter is suggested in terms of the analysis of the relationship between the filter parameters and stability performance robustness in discrete-time domain. The analysis clarifies the discrete-time effect of the perturbation estimator and provides a transparent relationship between performance and robustness depending ...

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.973-983
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• 2015

본 논문에서는 부하외란이 존재하는 경우에 T-S 퍼지모델을 이용한 비선형 외란 관측기를 제안함으로써 IPMSM(Interior Permanent Magnet Motor)의 제어성능 향상을 도모하였다. T-S퍼지모델은 국부선형모델들의 퍼지결합으로 비선형계통을 T-S퍼지모델을 구한 다음, 각 국부선형모델의 역함수에 대한 T-S퍼지모델을 구함으로써 비선형 역함수를 구하는 방법을 제안하였다. 역함수를 이용한 외란관측기의 구성은 선형계통에서와는 달리 비선형 계통에서는 용이하지 않으나 T-S퍼지 모델을 사용함으로써 이 문제를 해결한 것이다. 제안된 비선형 외란관측기는 T-S퍼지제어기의 대표 격인 PDC 제어기와 함께 사용되었고 시뮬레이션을 통해서 그 유용성을 입증하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.1660-1670
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• 2015

불확실성에 강인한 제어기에 대한 연구는 활발하지만 대부분의 연구들은 제어 이론의 효용성을 검증하기 위한 실험 수준에 머무르거나 특정한 전용시스템에만 구현되고 있어 범용성을 가지는 상용화된 제품에는 적용되지 못하고 있다. 따라서 본 논문에서는 슬라이딩모드제어기와 외란관측기를 이용한 보다 실용적인 강인한 제어기를 제안하였다. 도달시간을 제거하고 정상상태오차를 최소화하기 위해 적분슬라이딩모드를 이용하였고, 외란관측기를 적용하여 스위칭 입력의 채터링을 감소시켰다. 또한 아직까지 남아있는 채터링은 데드존 함수를 이용함으로써 완전히 제거하였다. 제안된 제어기는 PID제어기에 비해 개선된 정상상태 오차와 강인성을 보인다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.1260-1265
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• 2008

This study deals with modeling and flight control of quadrotor type (QRT) unmanned aerial vehicles (UAVs). Rigorous dynamic model of a QRT UAV is obtained both in reference and body frame coordinate systems. A disturbance observer (DOB) based controller using the derived dynamic models is also proposed for robust hovering control. The control input induced by DOB is helpful to use simple equations of motion satisfying accurate derived dynamics. The experimental results show the performance of the proposed control algorithm.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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• pp.452-457
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• 2003

An add-on type output regulator is proposed in this paper. By an add-on controller we mean an additional controller which operates harmonically with a pre-designed one. The role of the add-on controller is to reject a sinusoidal disturbance of unknown magnitude and phase but with known frequency. Advantages of the proposed controller include that (1) it can be used only when the performance of disturbance rejection needs to be enhanced, (2) when it is turned on or off, unwanted transient can be avoided (i.e., bumpless transfer), (3) it is designed for perfect disturbance rejection not just for disturbance reduction, (4) ability for perfect rejection is preserved even with uncertain plant model. This design may be promising for optical disc drive (ODD) systems in which disc eccentricity results in a sinusoidal disturbance. For ODD systems, the sensitivity function obtained by the pre-designed controller, which may have been designed by the lead-lag, $H_{\infty}$, or DOB (disturbance observer) technique, does not change much with the add-on controller except at the frequency of the disturbance. Since the add-on controller does the job of rejecting major eccentricity disturbance, the gain of the pre-designed controller does not have to be too high.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권1호
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• pp.1-8
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• 2016

본 논문에서는 기존의 관성안정화 플랫폼에서 보편적으로 사용됐던 PID 제어에 외란관측기를 적용하는 알고리즘 제안한다. 외란관측기 알고리즘을 적용하기 위하여 직접구동 모터로 구동되는 안정화 플랫폼 축의 관성모멘트와 축 마찰 특성을 실험적으로 구하고, 시뮬레이션과 실험결과를 비교하여 정확도를 검증하였다. 또한 차수와 상대차수가 다른 여러 가지 Q-filter 적용실험을 통하여 필터 특성에 따른 시스템의 안정성을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 6 자유도 시뮬레이터를 이용하여 차량 모션 인가실험을 통해 이중 PID 제어 루프의 결과와 비교/검증하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제14권3호
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• pp.327-345
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• 2014

This paper presents a composite control strategy for the active suppression of vibration due to the unknown disturbances, such as external excitation, harmonic effects and control spillover, as well as high-frequency accelerometer measurement noise in the all-clamped stiffened plate. The proposed composite control action based on the modal approach, consists of two contributions including feedback part and feedforward part. The feedback part is the well-known PID controller, which is widely used to increase the structure damping and improve its dynamic performance close to the resonance frequencies. In order to get better performance for vibration suppression, the weight matrixes is optimized by chaos sequence. Then an improved disturbance observer (IDOB) as the feedforward compensation part is developed to enhance the vibration suppression performance of PID under various disturbances and uncertainties. The proposed IDOB can simultaneously estimate the various disturbances dynamically as well as measurement noise acting on the system and suppress them by feedforward compensation design. A rigorous analysis is also given to show why the IDOB can effectively suppress the unknown disturbances and measurement noise. In order to verify the proposed composite control algorithm (IDOB-PID), the dSPACE real-time simulation platform is used and an experimental platform for the all-clamped stiffened plate active vibration control system is set up. The experimental results demonstrate the effectiveness, practicality and strong anti-disturbances ability of the proposed control strategy.