• 전기학회논문지
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• 제65권2호
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• pp.335-341
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• 2016

In general, a yawing motion concept is used for the lateral control of one wheel robot where the gimbal system is located horizontally. In this paper, another concept of the vertically located gimbal system is presented for the same purpose. Although the vertical concept undergoes an instability more easily than the horizontal one, the pitching motion of the gyroscopic effect is considered. Firstly, the trade-off relation between two balancing concepts are investigated by comparing the gyroscopic mechanism. Secondly, the dynamic model for the problem of the proposed concept is derived using the oscillatory inverted stick model. Thirdly, the stability of the model is analyzed using the phase trajectory method. Finally, the control performance of the system by a vibration controller is simulated.

• 전자공학회논문지
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• 제53권11호
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• pp.123-129
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• 2016

본 논문에서는 외바퀴 로봇의 균형 제어 성능을 향상할 목적으로 외란관측기를 사용한다. 외란관측기의 설계는 역 공칭 모델 설계와 Q필터 설계의 두 과정으로 구성된다. 외바퀴 로봇의 역 공칭 모델을 역 스틱 모델로 부터 유도하고 역 공칭 모델의 안정화를 위한 Q필터를 설계한다. 이 과정에서 Q31의 형태를 갖는 필터를 설계하고 Q필터 시정수의 영향에 관한 실험적인 검증 결과를 제시한다. 시정수는 외란 억제 대역폭을 결정하는 역할을 하지만 외란 억제와 센서 잡음 내성은 상보적인 특성을 갖고 있다. 그러므로 전체 시스템을 고려하여 적절한 시정수가 선택되어야만 한다. 이를 해결하기 위해 3개의 서로 다른 시정수가 외란관측기에 각각 사용되었을 때의 제어 성능을 비교하는 실험을 수행한다. 결과 분석을 바탕으로 한 바퀴 로봇의 균형 제어에 대한 외란관측기 설계에 적합한 시정수 변수의 설계 범위를 제안한다.