소음진동 (Journal of KSNVE)

한국소음진동공학회 (The Korean Society for Noise and Vibration Engineering)
권호 표지

퍼지-슬라이딩 모드를 이용한 단일링크 유연 매니퓰레이터의 진동제어

Vibration control of a single-link flexible manipulator using fuzzy- sliding modes

  • 발행 : 1996.02.01
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초록

본 논문에서는 단일 링크 유연 암 선단위치의 강건제어를 수행하기 위하여 새로운 형태의 퍼지 슬라이딩모드 제어기를 제안하였다. 우선 시스템 불확실성의 경계치를 알고 있다는 가정하에 슬라이딩모드 제어기를 먼저 설계하였다. 슬라이딩 모드 제어기 설계시 주어진 시스템의 슬라이딩모드 운동 중 안정성을 보장하는 슬라 이딩 평면을 최적제어기법으로 설계하였으며, 리칭상태를 최소화 시킴으로써 빠른 응답과 불확실성에 대하여 더욱 강건함을 얻도록 하기 위해서 주어진 초기 조건을 고려하는 이동 슬라이딩 평면을 적용하였다. 또한, 직접 측정이 어려운 속도 상태 변수들의 예측값을 구하기 위하여 비연계 저차 관측기를 설계하였다. 이와같이 설계 된 슬라이딩모드 제어기는 적용시 시스템에 존재하는 떨림현상으로 인하여 실제적인 진동제어 시스템에 적용하는데 어려운 점을 갖고 있다. 따라서 이러한 떨림현상을 감소시키기 위하여 슬라이딩 모드 제어기와 퍼지제어기를 연계시킨 퍼지-슬라이딩 모드 제어기를 구성하였다. 퍼지제어기 설계시 미리 규정된 슬라이딩 평면식과 오차 공간상의 상태점과의 관계로부터 퍼지제어규칙을 선정해 제어기를 설계하였다. 이와 같이 구성된 제어기에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하여 떨림현상 감소 효과와 불확실성에 대한 강건성 유지를 입증하였다.

This paper presents a new type of fuzzy-sliding mode controller for robust tip position control of a single-link flexible manipulator subjected to parameter variations. A sliding mode controller is formulated with an assumption that imposed parameter variations are bounded so that certain deterministic performance can be guaranted. In the design of the sliding mode controller, so called moving sliding surface is adopted to minimize the reaching phase and thus mitigate system sensitivity to the variations. The sliding mode controller is then incorporated with a fuzzy technique to reduce inherently ever-existing chattering which is impediment in position control of flexible manipulators. A set of fuzzy parameters and control rules are obtained from a relation between predetermined sliding surface and representative points in the state space. Computer simulations are undertaken in order to demonstrate superior control performance of the proposed methodology.

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