본 논문에서는 입력측에 외란이 인가된 시간지연 시스템에 대한 새로운 스미스 예측제어기를 제안하였다. 외란을 검출할 수 있는 외란 관측기를 구성하였으며 이를 이용하여 외란의 영향을 소거할 수 있는 제어기를 구성하였다. 그 결과 계단입력 형태의 외란에 대한 정상상태 오차를 빠르게 0으로 할 수 있는 새로운 스미스 예측제어기를 구성할 수 있었다. 이렇게 구성된 제어기에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 행하여 제안된 시스템의 효용성 및 우수성을 입증하였다.
본 논문에서는 원격제어 시스템의 시간지연 문제를 분석하고 그 문제를 신경망으로 보상한다. 스미스 예측기는 시간지연 시스템에서 정확한 모델을 필요로 한다. 스미스 예측기의 모델링 오차를 보상하기 위해 신경회로망을 사용한다. 스미스 예측기를 구성하기 위해 Radial Basis Function(RBF) 신경회로망이 사용된다. 시뮬레이션과 실험을 통해 제안하는 방법의 동작을 검증한다.
In this paper, we proposed to improve performance of the design of a cascade controller with the smith-predictor structure. The parameters of controller in the inner loop are determined to minimize the integral of time multiplied by the absolute value of error (ITAE) value of performance Index. The controller of outer loop and parameters of Smith-Predictor can be obtain using reduction model. The model reduction is considered that it is the transient response and the steady-state response through the use of nyquist curve. Simulation examples are given to show the better performance of the proposed method than conventional methods.
본 논문에서는 전자광학 추적 시스템의 영상추적부가 가지는 시간지연 특성을 보상하여 추적 성능을 향상할 수 있는 방법을 제시하였다. 제안된 방법은 Smith 예측기와 칼만 필터를 사용하여 시선의 시간지연 현상 및 표적의 기동정보 지연에 대한 보상을 가능하게하여 기존의 PI 또는 Smith 예측기만의 제어루프를 사용한 경우보다 추적 오차를 매우 줄일 수 있다. 제안된 방법의 타당성 확인을 위하여 실제 EOTS에 적용하여 다양한 모의실험 및 실험을 실시하여 그 성능 향상을 확인하였다.
A new prediction scheme has been proposed for the robust teleoperation in a non-visible environment. The positioning error caused by the time delay in the non-visible environment has been compensated for by the Smith predictor and the sensory data have been estimated by the Grey model. The Smith predictor is effective for the compensation of the positioning error caused by the time delay with a precise system model. Therefore the dynamic model of a mobile robot has been used in this research. To minimize the unstable and erroneous states caused by the time delay, the estimated sensor data have been sent to the operator. Through simulations, the possibility of compensating the errors caused by the time delay has been verified using the Smith predictor. Also the estimation reliability of the measurement data has been demonstrated. Robust teleoperations in a non-visible environment have been performed with a mobile robot to avoid the obstacles effective to go to the target position by the proposed prediction scheme which combines the Smith predictor and the Grey model. Even though the human operator is involved in the teleoperation loop, the compensation effects have been clearly demonstrated.
로켓엔진용으로 개발된 구리크롬 합금에 대해 저주기 피로시험을 수행하고 여러가지 피로수명 예측방법을 이용해 예측수명을 구하여 이를 시험수명과 비교하여 보았다. 피로수명 예측방법으로는 Coffin-Manson 관계식, 소성 및 전 변형률 에너지 밀도 관계식, Smith-Watson-Topper 관계식, Tomkins 관계식, Jahed-Varvani 관계식 등 총 6가지 방법을 이용하였다. 피로 예측수명을 계산한 결과 모든 방법에서 시험수명 대비 분산범위 2 이내를 만족하였다. 예측수명 편차의 정량적 확인을 통해 전 변형률 에너지 밀도 관계식이 가장 우수한 결과를 나타냈다.
시간지연 시스템 제어에서 시스템 모델과 외란에 대한 정보를 정확히 구할 수 있으면 스미스 예측제어기를 이용하여 이상적인 출력 특성을 얻을 수 있다. 따라서 본 논문에서는 모델링 오차 및 외란이 존재하는 시간지연 시스템을 효과적으로 제어할 수 있는 적응제어 알고리즘을 제시하였다. 이를 위하여 시스템 모델과 외란을 검출 할 수 있는 적응관측자 및 적응 알고리즘을 제안하였으며 이 신호들을 이용한 스미스 예측제어기를 구성하였다. 그 결과 모델링 오차 및 외란의 영향을 소거할 수 있는 제어기를 설계 할 수 있었다. 이렇게 구성된 제어기에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 행하여 제안된 시스템의 효용성 및 우수성을 입증하였다.
공정제어에 있어서, 긴 시간지연은 시스템의 효과적인 제어성능을 기대하기 어렵기 때문에 공정의 모델을 이용한 스미스 예측기와 이를 이용한 PPI 제어기 등이 제안되었다. 그러나, 이들 제어기는 실 플랜트와 모델간에 존재하는 오차 때문에 실제 플랜트에서는 원하는 제어성능을 보장할 수 없다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 모델 불일치에 의해 발생되는 오차를 보상할 수 있도록 새로운 제어변수 추정전략을 제시하였다. 또한, 이러한 추정전략은 다양한 사례를 통하여 유용한 결과를 얻었다.
The steam superheater and the steam pressure systems are time delay systems that have poles near the origin in the left half plane or a pure integrator. Smith predictor can't be applied to these systems any more, because of occurring the steady state error for the step disturbance. In this paper, a new Smith predictor controller for the steam superheater and the steam pressure is proposed. A disturbance observer to estimate an input disturbance and a new controller to eliminate an effect of a disturbance are proposed. The computer simulation results are shown the efficiency of the proposed system.
원점이나 원점 근방에 있는 극을 포함하고 있는 시간지연시스템에 대하여 스미스 예측제어기를 적용할 경우 외란에 의한 정상상태 오차가 발생한다. 또한 모델링 오차가 존재할 경우에도 외란에 의한 오차 발생으로 인하여 제어기 구성이 어렵게 된다. 이에, 본 논문에서는 이러한 시스템들에 대한 외란의 영향을 제거하기 위한 새로운 제어기를 구성하였다. 외란을 측정할 수 있는 외란관측자를 제안하였으며, 관측된 외란을 이용하여 외란의 효과를 소거할 수 있는 제어기를 구성하였다. 그 결과, 외란 및 모델링 오차의 영향을 제거할 수 있는 새로운 제어기를 설계할 수 있었다. 구성된 제어기를 발전소 과열기 및 증기압 제어에 적용하여 제안한 시스템의 효용성을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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