• 제목/요약/키워드: robust PID control

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쿼드로터 자세제어를 위한 슈퍼 트위스팅 알고리즘의 성능 분석 (Performance Analysis for Quadrotor Attitude Control by Super Twisting Algorithm)

  • 장석호;양유영;이현재
    • 한국항공우주학회지
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    • 제48권5호
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    • pp.373-381
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    • 2020
  • 쿼드로터는 대칭적인 구조로 모델링이 간단하지만 외란과 시스템의 불확실성에 민감하다는 단점이 있다. 쿼드로터의 제어를 위해 비교적 간단하게 적용이 가능한 PID 제어가 많이 연구되고 있지만, 비선형 시스템에서는 정밀한 제어가 힘들다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위하여 외란과 시스템의 불확실성에 강인한 특징을 가지는 슈퍼 트위스팅 알고리즘(Super twisting algorithm)을 이용한 쿼드로터 제어를 제안한다. 이 제어기법을 이용하여 쿼드로터의 자세제어기를 구성하였다. 구성한 제어기의 성능을 검증하기 위해 시뮬레이션 및 실제 비행시험을 진행하였다. 제어기의 보다 객관적인 성능 검증을 위해 PID 제어와 성능 비교를 진행하였다.

정량적 궤환이론을 이용한 PID 제어기 설계 및 터빈 속도제어 (A Design of PID Controller using Quantitative Feedback Theory and Turbine Speed Control)

  • 김주식
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제16권4호
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    • pp.1-7
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    • 2002
  • 정량적 궤환이론(Quantitative Feedback Theory : QFT)은 플랜트 불확실성과 외란에도 불구하고 요구된 시스템의 제어성능을 성취하기 위해서 궤환의 사용을 강조하는 매우 실제적인 설계기법이다. 이 QFT의 루프형성과정은 요구된 경계조건이 만족될 때까지 강인한 제어기를 설계하는 것을 허용한다. 본 논문에서는 QFT의 루프형성을 이용한 PID 제어기의 최적 설계방법을 제안한다. 제안된 방법은 QFT 경계조건에 의해 얻어진 2차원의 시스템 행렬과 출력 벡터를 재배열하는 것으로부터 전개된 선형 연립방정식으로부터 PID 제어기의 파라미터 벡터를 식별하는 방식이다. 제안된 방법의 유용성은 터빈의 속도제어 문제에 의해 검증하였다.

LQG/LTR과 PID 기반의 무인항공기 슬렁-로드 수송 시스템의 제어기 설계 (LQG/LTR-PID based Controller Design of UAV Slung-Load Transportation System)

  • 이해인;유동완;이병윤;문건희;이동연;탁민제
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제20권12호
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    • pp.1209-1216
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    • 2014
  • This paper copes with control design for unmanned aerial vehicle transportation system. Moving pendulum dynamics of slung-load system is derived using two methods: Udwadia-Kalaba equation and Newtonian approach. PID controller is applied to Udwadia-Kalaba equation model for structural consistency and linear quadratic Gaussian / Loop Transfer Recovery (LQG/LTR) technique is employed for Newtonian model with minimal state-space realization. Characteristics of PID and LQG/LTR controller are compared, and two controllers are combined to compensate the drawbacks of each other. Numerical simulation is set for two cases and conducted to evaluate performance of designed controllers. The result proves that combination of LQG/LTR and PID control performs stable and robust.

The Level Control System Design of the Nuclear Steam Generator for Robustness and Performance

  • Lee, Yoon-Joon;Lee, Heon-Ju;Kim, Kyung-Yeon
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제32권2호
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    • pp.157-168
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    • 2000
  • The nuclear steam generator level control system is designed by robust control methods. The feedwater controller is designed by three methods of the H$\infty$, the mixed weight sensitivity and the structured singular value. Then the controller located on the feedback loop of the level control system is designed. For the system performance, the controller of simple PID whose coefficients vary with the power is selected. The simulations show that the system has a good performance with proper stability margins.

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모델링오차와 불확실성을 지배적으로 받는 시스템의 강인한 제어에 관한 연구 (A Study on the Robust Control of Systems Dominantly Subkected to Modeling Errors and Uncertainties)

  • 김종화
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제19권2호
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    • pp.67-80
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    • 1995
  • In order to control systems which are dominantly subjected to modeling errors and uncertainties, control strategies must deal with the effect of modeling errors and uncertainties. Since most of control methods based on system mathematical model, such as LQG/LTR method, have been developed mainly focused on stability robustness, they can not smartly improve the transient response disturbed by modeling errors and/or uncertainties. In this research, a fuzzy PID control method is suggested, which can stably improve the transient responses of systems disturbed by modeling errors as well as systems not entirely using mathematical models. So as to assure the effectiveness of suggested control method, computer simulations are accomplished for some example systems, through the comparison of transient responses.

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자기베어링 지지 로터계를 위한 견실한 중앙집중식 서보제어기 설계 (Robust Centralized Servocontroller Design for a Rotor System Supported by Magnetic Bearings)

  • 김종원
    • 대한기계학회논문집
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    • 제16권6호
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    • pp.1141-1149
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    • 1992
  • 본 연구에서는 Davison이 제안한 견실 제어이론을 응용하여, 자기베어링에 의 해서 지지되는 로터계를 위한 중앙 집중식 서보제어기를 설계하였다. 삼각함수 형태 의 외란과 지령치에 대한 완벽한 영향회피와 추적을 위하여, 일반적 서보보상기(serv- ocompensator)를 MIMO 제어기에 내장하였다. 또한, 상기 제어기의 일부분(subset)으 로서, 중앙집중식 PID 제어기를 제안하였다. 제2장에 자기베어링에 의해 지지되는 강체 로터계의 동적 모델을 요약하였으며, 제3장에서 제어기법의 구축을 설명하고, 두 가지 형태의 제어기에 대한 성능 비교와 견실성의 한계를 보여주는 시뮬레이션 결과를 제 4장에 제시하였다.

실시간성과 강건성을 갖는 CMOS 자동노출 시스템 (CMOS Image Automatic Exposure System With Real-time and Robustness Style for the Journal of Korean Contents)

  • 최원석;김희수;김재현;조영기;최성호;이용선
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제20권10호
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    • pp.1-13
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    • 2020
  • CMOS 카메라 영상의 화질을 좌우하는 것은 여러 가지가 있는데 그 중에서 영상 노출시간은 중요한 요소이다. 영상 노출시간이 길게 되면 화면 전체 영상이 밝아지게 되고 노출시간이 짧아지면 전체 영상이 어두워지게 된다. 정지 피사체를 사진 촬영할 경우 자동노출 시스템이 적절한 노출시간을 얻는데 충분한 시간이 주어지기 때문에 실시간성이 요구되지 않는다. 하지만 주행 중인 자동차의 블랙박스 같이 주변 빛 환경이 빠르게 변하게 되면 이에 맞추어서 노출시간도 실시간으로 반응하여 적용되어야 한다. 이를 위해서는 실시간성과 주변 빛 환경에 대하여 강건한 자동노출 시스템이 요구된다. 본 논문에서는 ZYNQ의 로직과 ARM코어를 적용한 임베디드 시스템 설계로 병렬 연산처리 가능한 실시간 제어 시스템을 설계하였고 이를 바탕으로 PID 제어를 통해서 66ms 이내에 원하는 목표 값으로 수렴하고 노이즈에 강건한 실시간 CMOS 자동 노출 시스템을 개발하였다.

평가지표를 이용한 2자유도 PID제어기 설계 (A Design of 2 DOF PID Controller Using Performance Index)

  • 유항열;이정국;이금원;이준모
    • 융합신호처리학회논문지
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    • 제5권1호
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    • pp.66-72
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    • 2004
  • PID제어는 수십년간 잘 사용이 되어 왔다. PID알고리즘은 적당한 튜닝법을 사용하여 파라미터를 구하여 제어시스템을 설계한다. 그러나 어떤 경우에는 다양한 평가지표가 필요하고, 따라서 이들 다양한 평가지표를 사용하여 설계할 제어시스템이 필요로 하는 조건들을 만족되게 해야 한다. 본 논문에서는 오차, 제어입력의 에너지 및 제어입력의 변화율 등의 시간영역지표들은 물론이고 견실성을 확보하기 위해서 견실성 지표 예들 들면 가중치를 부과한 상보감도함수의 무한대놈을 포함한 선형조합형태의 평가지표를 사용하여 2 자유도 PID제어기를 설계한다. 수치해석을 통하여 최적의 2 자유도 PID파라미터들을 구한다. 이들 I-PD형 등의 2자유도 형은 PID를 변형한 형태로서 단일의 PID제어기들에 비해 더 개선된 출력특성을 얻을 수 있음을 보인다. 시뮬레이션은 MATLAB m 및 mdl파일을 통하여 실행한다.

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모델축소와 RLSE을 이용한 최적화 적응형 PID 제어 구조 설계 (Design of Optimized Adaptive PID Control Structures using Model Reduction and RLSE)

  • 조준호;최정내;황형수
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제13권7호
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    • pp.609-615
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    • 2007
  • We propose an optimized adaptive PID control scheme. This paper is focused on the development of model reduction as well as a new adoptive control structure (viz. a recursive least square estimation (RLSE) method-based structure) that is constructed with smith-predictor structure and a real time estimator. The estimator adjust parameters of a reduced model in real time. It leads to robust and superb control performance for the noise or variation of parameters of process. Experimental study reveals that the proposed control structure exhibits more superb output performance in comparison to some previous methods.

A study on The Fuzzy Based PID Position controller for Step Motor Drives

  • Kim, Seung-Cheol;Cho, Yong-Sung;Park, Jae-Hyung;Kang, Shin-Chul;Bay, Gyu-Han
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 2005년도 ICCAS
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    • pp.1496-1499
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    • 2005
  • In this paper, we applied step motor drive using a fuzzy logic control based on PID controller. A designed this controller's purpose is improved robust and autonomous characteristic in which the variation of external load affects plant parameter. Therefore, in this paper, using a fuzzy logic control based on PID controller of two fuzzy-PI and fuzzy-D is obtained decremental overshoot and a special response quality.

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