본 논문에서는 강성 중앙동체에 끝단 질량을 갖는 두 개의 유연구조물이 부착되어 있는 구조 모델의 선회기동과 진동억제를 동시에 제어하는 문제를 고려하였다. 구조모델의 선형 운동방정식을 구하기 위해 유한요소법을 사용하였다. 우주구조물 모델의 LQR문제에 있어서 물리적 의미를 갖는 성능지수를 제공하는 간단한 방법을 제안하였다. 제안된 성능지수는 일반적으로 사용하는 에너지 형식의 성능지수와 비교할 때 수학적으로는 큰 차이가 없으나 물리적으로는 의미있는 차이를 갖는다. 특수해 방법을 사용하여 부등호 제어 제약조건이 있는 시변 LQR문제를 해결하는 수치적 절차를 소개하였다.
This paper proposes a new method for LQR controller design. It is unsystematic and difficult to design an LQR controller by trial and error. The proposed method is capable of systematically calculating weighting matrices for desired pole(s) by the pole's moving-range in S-plane and the relational equation between closed-loop pole(s) and weighting matrices. This will provide much-needed functionality to apply LQR controller. The example shows the feasibility of the proposed method.
본 논문에서는 밸런싱 로봇의 동역학적 모델의 해석으로부터 기울기와 조향이 독립되어 있어 서로 영향을 받지 않는 것을 증명하고, 다변수 시스템에 적합한 제어기로써 두 개의 최적 LQR 제어기 구조를 갖는 제어시스템을 제안하였다. 또한 제안한 제어시스템의 성능을 입증하기 위하여 밸런싱 로봇의 자세제어에 적용하여 모의실험과 실험을 수행하였고, PID 제어기와의 비교평가를 통하여 그 우수성을 검증하였다.
본 논문에서는 전압 sag 보상을 위한 배전용 정지형 보상기 (DSTATCOM) 제어기를 설계하고 PSCAD/EMTDC로 확인하였다. DSIATCOM의 전류성분을 dq분해 해석을 통하여 상태방정식을 유도하고 부하모델과 네트워크의 제약조건을 고려하여 결합 모델을 제시하였다. 1선 지락 사고시 PI 제어기보다 LQR 제어기의 응답 특성이 우수함을 검증하고 전압 Sag가 개선됨을 보였다.
항공기 가스터빈 엔진은 폭넓은 운용 영역에서 다양한 임무 수행을 하도록 요구되어짐에 따라 항공기 전체의 성능과 직관되는 엔진의 성능에 대한 정밀한 동적 모사와 제어는 매우 중요하다. 본 연구에서는 대표적인 동적 모사 프로그램인 DYNGEN을 이용하여 비선형 동적 모사를 하였고, 이를 바탕으로 엔진의 제어를 위해 비선형 엔진에 대한 Piecewise 선형화를 통해 선형 동적 모사를 수행하였으며, 엔진의 최적 제어 기법으로 LQR 방법을 이용하여 성능 제어를 수행하였다.
통상적인 쿼드로터 항공기는 네 개 로터의 회전 속도에 의한 추력 벡터의 크기를 조절하여 자세를 제어한다. 본 연구에서는 기존에 개발된 쿼드로터 항공기의 단점을 개선하기 위해서 사이클릭 피치 제어가 가능한 쿼드로터 항공기를 설계하였다. 콜렉티브와 사이클릭 제어를 사용하는 쿼드로터 항공기는 각 로터의 회전속도를 모두 동일하게 유지함으로써 진동에 의한 구조적인 문제를 해소할 수 있으며, 12개의 자유도를 가지므로 다양한 자세에서의 비행이 가능하기 때문에 자동 비행과 실용적 임무가 가능한 고성능 항공기로서 적합하다. 본 연구에서 개발하는 쿼드로터 항공기의 모델링은 FLIGHTLAB을 이용하여 비선형 모델을 구성하였으며, 각 비행 조건에서의 선형 모델을 이용하여 LQR 제어기 설계 및 비선형 시뮬레이션을 통해 제어기의 성능을 검증하였다. 본 논문은 사이클릭 피치 제어가 가능한 쿼드로터의 모델링 및 시뮬레이션 결과를 보여준다.
In this paper, An LQR controller is proposed for way-point tracking of AUV (Autonomous Underwater Vehicle). The LQR controller aims at tracking a series of way-points which operator registers arbitrarily in advance. It consists of a depth controller and a steering controller and AUV's surge speed is assumed varying to consider the dynamic environment of the underwater. In order to show the performance, a conventional state feedback controller is compared with the proposed controller by the simulation using Matlab/Simulink. The parameters of AUV developed by the author's laboratory are used. In the simulation, we verify that the LQR controller can track all the way-points within 1 m error range under the varying surge speed, which proves the robustness of the LQR controller.
소형 가스터빈 엔진에 대하여 다양한 대기조건에 대하여 DYNGEN을 이용하여 비선형 동적모사를 수행하였다. 블리드 공기량의 변화가 엔진의 성능에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 성능 향상을 위한 제어기 구성에 앞서 실시간 선형모델을 구하였으며 엔진로터회전수의 변화에 따른 시스템 행렬들의 적합한 변화를 통해 비선형 모사의 결과에 매우 근접하는 결과를 얻었다. 최적의 LQR 제어기를 구성하는데 있어, 연료유량만을 제어입력으로 고려한 경우와 연료유량과 블리드 공기를 동시에 제어입력으로 고려한 경우의 제어 결과 비교를 통해 단일 입력보다는 다변수 입력을 고려했을 때 연구 대상 엔진이 더 우수한 성능을 발휘함을 알았다.
소형 터보제트엔진에 대하여 다양한 대기조건에 대하여 DYNGEN을 이용하여 비선형 동적모사를 수행하였다. 블리드 공기량의 변화가 엔진의 성능에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 성능 향상을 위한 제어기 구성에 앞서 실시간 선형모델을 구하였으며 엔진로터 회전수의 변화에 따른 시스템행렬들의 적합한 변화를 통해 비선헝 모사의 결과에 매우 근접하는 결과를 얻었다. 최적의 LQR 제어기를 구성하는데 있어, 연료유량만을 제어입력으로 고려한 경우와 연료유량과 블리드 공기를 동시에 제어입력으로 고려한 경우의 제어 결과 비교를 통해 단일 입력보다는 다변수 입력을 고려했을 때 연구 대상 엔진이 더 우수한 성능을 발휘함을 알았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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