• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.944-950
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• 2015

Recent studies on ankle-foot prostheses used for transtibial amputees have focused on the adaptation of the ankle angle of the prosthesis according to ground conditions. For adaptation to various ground conditions (e.g., incline, decline, and step conditions), ankle-foot prostheses should first recognize the ground conditions as well as the current human motion pattern. For this purpose, the ground reaction forces and orientation angle of the tibia provide fundamental information. The measurement of the orientation angle, however, creates a challenge in practice. Although various sensors, such as accelerometers and gyroscopes, can be utilized to measure the orientation angles of the prosthesis, none of these sensors can be solely used due to their intrinsic drawbacks. In this paper, a time-varying complementary filtering (TVCF) method is proposed to incorporate the measurements from an accelerometer and a gyroscope to obtain a precise orientation angle. The cut-off frequency of TVCF is adaptively determined according to the human gait phase detected by a fuzzy logic algorithm. The performance of the proposed method is verified through experiments.

• 센서학회지
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• 제25권3호
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• pp.202-207
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• 2016

Estimation of vertical position is critical in applications of sports science and fall detection and also controls of unmanned aerial vehicles and motor boats. Due to low accuracy of GPS(global positioning system) in the vertical direction, the integration of IMU(inertial measurement unit) with the GPS is not suitable for the vertical position estimation. This paper investigates an IMU-barometer integration for estimation of vertical position (as well as vertical velocity). In particular, a new two-step Kalman/complementary filter is proposed for accurate and efficient estimation using 6-axis IMU and barometer signals. The two-step filter is composed of (i) a Kalman filter that estimates vertical acceleration via tilt orientation of the sensor using the IMU signals and (ii) a complementary filter that estimates vertical position using the barometer signal and the vertical acceleration from the first step. The estimation performance was evaluated against a reference optical motion capture system. In the experimental results, the averaged estimation error of the proposed method was 19.7 cm while that of the raw barometer signal was 43.4 cm.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.220-227
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• 2014

This paper presents about multi-rate sensors' synchronization and filter fusion via a sigmoid function of the Kalman filter. To synchronize multi-rate sensors, the estimation states of the Kalman filter is modified. A specific matrix that makes the filter choose sensor values only updated is multiplied to measurement matrix. For the filter that has weak points on some criteria, filter fusion is suggested by using sigmoid function. Modified kalman filter is tested with practical case. A sigmoid function was designed for the test and the performance of the modified function is estimated with respect to conventional Kalman filter. Unscented Kalman filter is used to the base filter of the suggested filter because of its stability.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2017년도 제56차 하계학술대회논문집 25권2호
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• pp.11-12
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• 2017

본 논문에서는 항공기 비행 자세를 직관적으로 이해하고 동작의 원리를 시각화 할 수 있는 비행 자세 시뮬레이터를 구현하였다. 항적 정보의 변화에 따라 6축 모션 플랫폼을 동작시키고, 자이로 센서로 부터 전달 받은 비행 자세를 시뮬레이터에 전달하여 시스템을 구성한다. 항공기의 자세를 분석하기 위하여 자이로 센서와 가속도 센서를 같이 사용하는데 자이로 센서는 적분과정의 누적오차가 발생하고 가속도 센서는 짧은 순간의 진동에 따른 노이즈가 심하여 상보 필터를 이용한 보정작업을 하였다. 산출된 센서 정보를 이용하여 6축 모터에 전달할 각도를 계산하여 모션 플랫폼을 동작시키게 되며 시각화 결과는 OpenGL을 이용하여 구현하였다. 본 연구의 결과는 향후, 항공관련 학생들의 교육 기자재로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권7호
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• pp.95-102
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• 2016

쿼드로터의 헤딩 방향 감지를 위하여 일반적으로 활용하는 지자기 센서에서는 주변 자기 간섭 및 롤/피치 축 기울기로 인한 오차가 발생한다. 본 논문에서는 쿼드로터 헤딩 방향 제어를 위하여 지자기 센서와 자이로 센서의 측정 결과를 융합하는 방위각 측정 방법을 제안한다. 롤/피치 축 방향 회전으로 인하여 발생하는 지자기 센서의 좌표축 변화를 분석하고, 수평 자세 제어를 목적으로 측정된 롤/피치 축 각도를 활용하여 지자기 센서의 기울기 보상을 적용한다. 또한, 요 축 각도 측정에 상보필터를 활용하여 지자기 센서의 요 축 각도와 자이로스코프 센서의 요 축 방향 각속도 데이터를 융합한다. 제안한 방식을 실험에 적용하고 결과를 제시하여 요 축 각도 측정의 타당성 및 효과를 검증한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제10권10호
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• pp.1796-1803
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• 2006

본 연구에서는 비선형성이 강한 대표적인 불안정한 시스템으로 새로운 제어 이론의 유효성을 실증하고 평가하기에 적합한 도립 진자 시스템의 강인 안정 및 강인 제어 성능을 확보하기 위하여 $H_{\infty}$ 제어 이론을 도입하여 최적 제어기를 설계하였다. 그리고, 저역통과 필터를 제어 대상 시스템과 종속으로 결합시켜 개루프 전달함수의 형성(loop shaping)을 시도함으로서, 감도함수 및 상보감도함수가 바람직 한 주파수 특성을 갖도록 하였다. 먼저, 설계한 $H_{\infty}$제어기를 도립진자 제어시스템에 적용하여 시뮬레이션 하였고, 그 결과를 전통적인 기법으로 산업현장에서 널리 사용하고 있는 PID제어기를 채용한 시스템의 출력과 비교하여 그 가능성을 확인하였다. 그런 다음, 설계 한 제어기를 실제 시스템에 적용하여 실험하였다. 시뮬레이션 및 실험 결과를 통해, $H_{\infty}$ 제어기는 모델링 오차, 외란 및 노이즈의 영향을 줄이면서 제어목표를 잘 추종하는 것으로 나타나 안정도 및 제어성능이 우수함을 확인할 수 있었다.