무인항공기의 에일러론 및 플랩, 엘리베이터 등을 제어하기위한 작동기들은 구조적으로 Time variant한 비선형적인 특성을 가지고 있을 뿐 아니라, 비행 중에 풍향 및 풍량에 따라 모델링하기 힘든 외란이 발생할 경우가 많이 발생하기 때문에 우수한 제어성능을 보이는 제어기 설계에 많은 어려움이 있었다. 본 논문에서는 기존의 PID 제어기의 장점을 그대로 살리면서 실시간으로 변화하는 시스템에 adaptive하게 대응할 수 있고 Auto gain tuning을 이용하여 개발자의 시간과 노력을 현저히 줄일 수 있는 Fuzzy Auto gain tuning PID 제어 알고리즘을 비행체 Actuator 제어에 적용한 연구내용을 기술하였다.
TSK 퍼지 시스템의 뛰어난 성능을 일반 산업 현장에서 가장 많이 사용되고 있는 PID 제어기에 접목시켜, 비선형 시스템의 제어가 가능하고 강인성이 뛰어난 퍼지 PID 제어기의 설계를 제안한다. TSK 퍼지 제어기는 TSK 퍼지 모델로부터 극 배치법을 이용하여 설계되며, 비선형 시스템의 제어에서 시스템의 응답이 원하는 응답과 같아지도록 하는 뛰어난 능력이 있으나 구조가 복잡하여 산업 현장에서 사용되기에는 어려움이 있다. 본 연구에서는 구현하기 간편한 PID 제어기의 형태를 하면서, TSK 퍼지 제어기의 도움을 받아 설계되는 퍼지 PID 제어기를 제안한다. 즉, 먼저 비선형 시스템의 TSK 퍼지 제어기를 설계하고 그 TSK 퍼지 제어기의 제어 시뮬레이션으로부터 얻은 데이터를 이용하여 제안하는 퍼지 PID 제어기를 설계한다. 제안하는 제어기를 연속시간 비선형 시스템과 이산시간 비선형 시스템의 예제에 적용시켜 제어 시뮬레이션을 하였다. 그 결과 기존의 선형 PID 제어기로는 제어가 원만하지 않았으나 제안하는 제어기로는 원하는 응답 형태와 거의 같은 응답을 보이는 제어가 가능함을 알 수 있었다.
The PID type controller has been widely used in industrial application due to its simply control structure, ease of design, and inexpensive cost. However, control performance of the PID type controller suffers greatly from high uncertainty and nonlinearity of the system, large disturbances and so on. This paper presents a hybrid fuzzy logic proportional plus conventional integral derivative controller (fuzzy P+ID). In comparison with a conventional PID controller, only one additional parameter has to be adjusted to tune the fuzzy P+ID controller. In this case, the stability of a system remains unchanged after the PID controller is replaced by the fuzzy P+ID controller without modifying the original controller parameters. Finally, the proposed hybrid fuzzy P+ID controller is applied to BLDC motor drive. Simulation results demonstrated that the control performance of the proposed controller is better than that of the conventional controller.
본 논문에서는 무인항공기용 소형 터보제트엔진에 대해 압축기 서지현상 및 화염소실을 방지하면서 과도응답 특성을 개선하는 제어기를 설계하였다. 터보제트 엔진의 가 감속 시 서지현상과 flame-out 현상을 방지하기 위해 연료 유량 제어 입력을 Fuzzy-PID 제어기로 생성하고 신속하고 안전하게 원하는 속도로 수렴할 수 있도록 제어기 설계한다. LabVIEW을 이용한 시뮬레이션을 통해 PID와의 응답특성 비교 분석 및 신속하고 안전하게 원하는 속도로 수렴하는 제어 성능을 확인하였다.
PID auto-tuning controller was designed via fuzzy logic. Typical values such as error and error derivative feedbackwere changed as heuristic expressions, and they determine PID gain through fuzzy logic and defuzzification process. Fuzzy procedure and PID controller design were considered separately, and they are combined and analyzed. Obtained auto-tuning PID controller by Fuzzy Logic showed the ability for less than 3rd order plant control.
본 논문에서는 기존의 PID 제어기의 P 부분만을 퍼지 논리제어기로 대체한 퍼지 P+ID 제어기를 제안하였으며. 제안된 퍼지 P+ID 제어기는 단지 하나의 제어파라미터만을 추가하여 기존 PID 제어기를 조절하기 때문에 쉽게 설계 할 수 있으며, PID 제어기의 구조를 유지함으로서 기존 장치의 하드웨어 부분을 수정할 필요가 없다. 또한, 퍼지 P+ID 제어기는 기존 PID 제어기와 비교해서 충분한 안정성을 보여주며, 구조가 단순하고 계산 량이 적어 제어기의 동조시간을 기존의 퍼지 제어기에 비해서 많이 줄일 수 있는 장점이 있다. 제안된 Fuzzy P+ID 제어기를 BLDC 모터에 적용하여, 시뮬레이션 및 실험을 통하여 본 논문에서 제안한 제어기가 기존의 제어기보다 제어성능이 우수함을 확인하였다.
In this paper, we design a GA-fuzzy precompensated PID controller for the load frequency control of two-area interconnected power system. Here, a fuzzy precompensated PID controller is designed as a fuzzy logic-based precompensation approach for PID controller. This scheme is easily implemented simply by adding a fuzzy precompensator to an existing PID controller. And we optimize the fuzzy precompensator with a genetic algorithm for complements the demerit such as the difficulty of the component selection of fuzzy controller, namely, scaling factor membership function and control rules.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제23권4호
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pp.583-592
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1999
In order to control systems which contain nonlinearities control strategies must deal with the effects of them. Since most of control methods based on system mathematical models have been mainly developed focused on stability robustness against nonlinearities or uncertainties under the assumption that controlled systems are linear time invariant they have certain amount of limita-tions to smartly improve control perfomances of systems disturbed by nonlinearities or uncertainties. In this paper the fuzzy PID control law is suggested which can improve control performances of the nonlinear heavy load hydraulic systems disturbed by nonlinearities and uncertainties. Although the derivation process is based on the design process similar to general fuzzy logic con-troller resultant control law has analytical forms with time varying PID gains rather than linguis-tic forms so that implementation using commn-used versatile microprocessors can be achieved easily and effectively in real-time control aspect.
본 논문에서는 새로운 방법의 Fuzzy PID 제어기를 제안한다. 우선 절대형 디지털 PID 제어기에서 두 가지 문제점이 있다. 첫째는 매 제어 주기마다 많은 데이터의 합을 구해야 하므로 계산시간이 많이 소요되고, 둘째는 이 계산을 위해 이전의 모든 데이터를 보관하고 있어야 되기 때문에 메모리가 많이 필요한 문제점이 있다. 위의 문제점을 개선하기 위해 속도형 디지털 PID 제어기를 사용한다. 제안한 제어기에서는 PID 제어기의 목표 값과 현재 출력 값의 차인 크리스퍼(crisp) 출력 오차를 그대로 사용하지 않고 퍼지추론의 단계는 가지면서 Rule Table은 갖지 않는 특징이 있으며 출력 소속 함수에 두 변수의 관계와 범위에 의해 도식화된 영역에서 삼각형 무게 중심법으로 비퍼지화된 비선형 출력 값을 PID 계수에 인가하는 새로운 Fuzzy PID 제어기를 제안한다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제23권1호
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pp.40-46
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1999
A self-tuning FPID(Fuzzy Proportional Intergral Derivative) controller fo load frequency control of 2-area power systemis proposed in this paper. The paramters of the proposed self-tuning FPID controller are self-tuned by the proposed fuzzy inference technique. Therefore in this paper the fuzzy inference technique of PID gains using PSGM(Product Sum Gravity Method) is presented and is applied to the load frequency control of 2-area power system. The computer simulation results show that the proposed controller give better more control characteristics than convention-al PID, FLC under load changes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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