• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.249-254
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• 2009

This paper studies the problem of pole placement by an LQ controller for system having two distinct real poles. Using the so-called Pole's Moving Range (PMR) drawn in the s-plane and relational equations between closed-loop system poles and weighting matrices, we calculate the state weighting matrix to move two distinct real poles to a pair of complex poles. By numerical examples, we show that the proposed method is applied to improve system performance.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.1066-1073
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• 2014

이 논문은 변수가 변화하는 시스템의 새로운 최적제어 설계 방법에 관한 것이다. 이 문제를 다루는데 사용된 방법은 라그랑지 보간법과 근의 이동범위이다. 변수가 변화하는 범위 내에서 선택된 시스템의 최적제어기의 설계 변수를 근의 이동범위를 이용하여 상태가중행렬을 계산하고 상태가중행렬을 라그랑지 보간법으로 보간하여 최적제어기를 설계하였다. 모의실험을 통해 기존의 방식과 제안한 방법을 비교하고, 기존의 최적제어 설계법보다 제안한 방식이 더 좋은 결과가 얻어지는 것을 확인하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.574-580
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• 2007

This paper deals with LQR controller design method tor system having complex poles. The proposed method is capable of systematically calculating weighting matrices based on the pole's moving-range and the relational equation between closed-loop pole(s) and weighting matrices. The method moves complex poles to complex poles or two distinct real poles. This will provide much-needed functionality to apply LQR controller. The example shows the feasibility of the proposed method.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.864-869
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• 2005

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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.20-27
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• 2020

일반적으로 비선형 시스템은 1차와 2차 시스템의 곱의 형태로 선형화되며, 시스템은 실근, 중근, 서로 다른 두 실근, 복소근의 4종류의 근을 가진다. 이 논문은 시스템이 가지는 4가지 근 중에서 조단블록을 갖는 중근을 복소근으로 이동시키는 LQ 제어의 가중행렬과 제어법칙을 설계하는 방법에 관한 것이다. 상태가중행렬을 제한 조건으로 하고 성능지수함수를 최소화하는 LQ 제어는 시스템의 안정성을 보장하고 시스템의 근을 이동시키는 극배치 기능을 가지고 있다. 그렇지만 이 방법은 시행착오 방법으로 설계 변수인 가중행렬을 설정하고, 이동되는 근의 위치를 정확히 지정할 수 없는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해 해밀토니안 시스템의 특성방정식을 대각행렬의 제어가중행렬과 삼각함수로 표현된 상태가중행렬을 이용하여 기술한다. 이동할 복소근이 이 특성방정식의 근이라는 조건에서 중근과 상태가중행렬의 관계식(𝜌, 𝜃)을 유도하고 상태가중행렬이 양의 반한정행렬이라는 조건에서 중근의 이동범위를 구하고, 좌표평면에 도시한다. 그려진 중근의 이동범위에서 복소근을 선택하여 관계식에 대입하여 상태가중행렬을 계산하고, 이것에서 제어법칙이 구한다. 예제에서 3차 시스템의 중근을 이동시키는 제어법칙의 설계과정을 통해 제안한 방법의 타당성을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.608-616
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• 2018

일반적으로 비선형 시스템은 1차와 2차 시스템의 곱의 형태로 선형화되며, 시스템의 근은 1차 시스템의 근과 2차 시스템의 중근, 서로 다른 두 실근, 복소근으로 구성된다. 그리고 LQ(Linear Quadratic) 제어는 성능지수함수를 최소화하는 제어법칙을 설계하는 방법으로 시스템의 안정성을 보장하는 장점과 가중행렬 조정으로 시스템의 근의 위치를 조정하는 극배치 기능이 있다. 가중행렬에 의해 LQ 제어는 시스템의 근의 위치를 임의로 이동시킬 수 있지만 시행착오 방법으로 가중행렬을 설정하는 어려움이 있다. 이것은 해밀토니안(Hamiltonian) 시스템의 특성방정식을 이용하여 해결 할 수 있다. 또한 제어가중행렬이 상수의 대칭행렬이면 제어법칙을 반복적으로 적용하여 시스템의 여러 근을 원하는 폐루프 근으로 이동시킬 수 있다. 이 논문은 해밀토니안 시스템의 특성방정식을 이용하여 조단 블록을 갖는 시스템의 중근을 두 실근으로 이동시키는 상태가중행렬과 제어법칙을 계산하는 방법을 제시한다. 삼각함수로 표현된 상태가중행렬로 해밀토니안 시스템의 특성방정식을 구한다. 그리고 이동된 두 실근이 특성방정식의 근이라는 조건에서 중근과 상태가중행렬의 관계식(${\rho},\;{\theta}$)을 유도한다. 상태가중행렬이 양의 반한정행렬이 될 조건에서 중근의 이동범위를 구한다. 그리하여 이동범위에서 선택한 두 실근을 관계식에 대입하여 상태가중행렬과 제어법칙을 계산한다. 제안한 방법을 간단한 3차 시스템의 예제에 적용해본다.

• International Journal of Control, Automation, and Systems
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• 제2권3호
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• pp.279-288
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• 2004

This paper presents a novel design for a tubular linear brushless permanent-magnet motor. In this design, the magnets in the moving part are oriented in an NS-NS―SN-SN fashion which leads to higher magnetic force near the like-pole region. An analytical methodology to calculate the motor force and to size the actuator was developed. The linear motor is operated in conjunction with a position sensor, three power amplifiers, and a controller to form a complete solution for controlled precision actuation. Real-time digital controllers enhanced the dynamic performance of the motor, and gain scheduling reduced the effects of a nonlinear dead band. In its current state, the motor has a rise time of 30 ms, a settling time of 60 ms, and 25% overshoot to a 5-mm step command. The motor has a maximum speed of 1.5 m/s and acceleration up to 10 g. It has a 10-cm travel range and 26-N maximum pull-out force. The compact size of the motor suggests it could be used in robotic applications requiring moderate force and precision, such as robotic-gripper positioning or actuation. The moving part of the motor can extend significantly beyond its fixed support base. This reaching ability makes it useful in applications requiring a small, direct-drive actuator, which is required to extend into a spatially constrained environment.

• 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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• 제50권9호
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• pp.431-437
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• 2001

Since the eddy current problem usually depends on the geometry of the moving conductive sheet and the shape of the pole projection area, there is no general method to find out its analytical solution. The analysis of the eddy current in a rotating disk is performed in the case of time-invariant field to find its analytical solution. As a method to solve the eddy current problem, the concept of the Coulomb charge and image method are proposed with the consideration of the boundary condition. Firstly, the line charge is obtained from the volume charge generated in the rotating disk and Coulomb's law is applied. Secondly, the finite disk radius is considered by introducing an imaginary eddy current to satisfy the boundary condition that the radial component of the eddy current is zero at the edge of the relating disk. Thirdly, the braking torque is calculated by applying Lorentz force law. Finally, the computed braking torque is compared with the measured one As a result, it can be said that the proposed model presents fairly accurate results in a low angular velocity range although a large error is observed as the angular velocity of the disk increases.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권6_2호
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• pp.1299-1310
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• 2018

본 연구는 북극해에 분포하는 유빙의 움직임을 이해하기 위해 현장관측 자료와 입자 추적 방법을 사용하여 분포 및 이동경향을 분석하였다. 북극해에서 유빙의 움직임은 NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)에서 제공하는 ITP(Ice-Tethered Profiler)의 자료 중에서 2009년부터 2018년 자료를 이용했다. 유빙의 유동은 각 연도별로 분류하고 각각의 ITP 자료를 이용하여 위치 및 속도를 분석하였다. 입자 추적은 HYCOM(Hybrid Coordinate Ocean Model)과 ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)에서 제공하는 일별 해류 및 바람 자료를 사용하여 2009년부터 2018년까지의 유빙의 움직임을 모의하였다. 북극해 전역에서 유빙의 이동경향을 분석하기 위해서 현장관측 자료인 ITP자료를 입력 자료로 이용하여 북극해에서 해류와 바람과의 관계식을 계산하여 라그랑지안 입자 추적을 수행하였다. 입자 추적 시뮬레이션은 해류에 의한, 그리고 해류와 바람에 의한 영향을 고려한 두 종류의 실험을 수행하였고, 대부분의 입자는 해류와 바람의 영향을 고려한 경우에 현장관측 자료와 동일하게 재현되었다. 북극해에서 유빙의 움직임은 바람의 영향을 고려한 관계식을 이용하여 재현되었고, 이를 이용하여 특정 연도의 유빙의 이동경향을 분석하였다. 2010년의 경우 Arctic Oscillation Index(AOI)는 음의 해로 입자들은 보퍼트 환류(Beaufort Gyre)를 따라 명확하게 움직임을 보이고, 극점 인근에서는 상대적으로 더 빠른 속도를 나타낸다. 반면에 2017년의 경우 AOI는 양의 해로 대부분의 입자들은 Gyre에 크게 영향을 받지 않는 움직임을 보이며 보퍼트 해 (Beaufort Sea) 인근에서 나타나는 이동속도 또한 상대적으로 감소하였고, 극점에서의 이동속도도 감소했다. 2010년과 2017년의 계절적 특징은 2010년도의 유빙의 이동속도는 동계(0.22 m/s)에 증가되고 춘계(0.16 m/s)에 감소되며, 2017년의 경우 하계(0.22 m/s)에 증가되고 춘계(0.13 m/s)에 감소되었다. 결과적으로 입자추적 방법은 제한된 현장관측 자료를 대신하여 북극해에서 유빙의 분포 및 이동경향을 이해할 수 있는 방법으로 위성자료와 연계하여 장기적인 유빙의 탐지 및 이동경향을 이해하는 유용한 방법이 될 것이다.