직류서보 위치제어 계통에서 정합조건을 만족하지 않는 외란의 영향을 제거하기 위하여 편차적분 상태궤환 가변구조제어기(IESFVSC)를 제안한다. 제안되는 제어계는 2차의 서보보상기와 상태궤환 가변구조제어기로 구성되었으며 서보보상기를 포함함으로 인하여 다양한 형태의 외란에 대한 제어계의 강인성을 증가시키는 동시에 편차방정식을 사용하지 않고도 효과적인 목표치 추적능력을 가진다. 제안된 IESFVSC를 직류전동기 위치제어계에 적용하고, 다양한 조건에서 이론적인 해석과 시뮬레이션을 수행함으로서 이 제어계가 정합조건이 만족되지 않는 계단형 및 ramp형 외란이 발생할 경우에도 매우 우수한 정상상태특성과 외란제거성능을 가짐을 입중하였다.
본 논문에서는 상태와 제어입력에 시간지연을 가지는 이산 불확실성 시스템의 견실 H/sub ∞/ 상태궤환 제어기 설계문제를 다룬다. 동일한 제어기에 대해서, 파라미터 불확실성을 가지는 시간지연 시스템이 자승적 안정성(quadratic stability)과 폐루프 시스템의 H/sub ∞/ 노옴의 한계를 유지하면서 파라미터 불확실성이 없는 등가의 시스템으로 변형된다. 그리고 주어진 이산 불확실성 시간지연 시스템의 견실 H/sub ∞/ 상태궤환 제어기가 존재할 충분조건과 제어기 설계 알고리듬을 제시한다. 또한 변수치환과 Schur 여수(complement) 정리를 이용하면 구한 충분조건은 LMI(linear matrix inequality) 형태로 쓸 수 있다. 예제를 통하여 제시한 결과의 타당성을 보인다.
본 논문은 상태변수와 입력변수에 커멘슈레이트 시간지연을 갖는 선형시스템의 출력궤환 H/sub ∞/ 제어문제를 취급한다. 본 연구에서 제시한 출력궤환 제어기도 역시 제어기의 상태변수에 커멘슈레이트 시간지연항을 갖는다. 제어기는 컨벡스 최적화 기법을 사용하여 쉽게 풀 수 있는 선형행렬 부등식의 해를 이용하여 합성할수 있다. 제안하는 방법의 효용성을 예시하기 위하여 수치예를 제시한다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제14권3호
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pp.52-60
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1990
제어입력에 무시하지 못할 정도의 시간지연이 있는 시스템에 있어서의 강인한 제어기를 설계하고 실현하는 문제를 다루었다. 본 논문에서 제안하는 제어기를 설계하기 위하여 전향 방향에 적분기 하나를 추가하고 빠른 응답 특성을 주기 위하여 상태변수 $x_1$ 대신 오차신호 y-$y_r$를 궤환 하도록 하였으며 여기서 일어날 수 있는 오우버슈터를 줄이기 위하여 Integral reset scheme을 이용하였다. 제어기 실현을 위하여서는 궤환되어지는 모든 상태변수의 측정이 요구되나 실제 제어 문제에서는 경제적, 기술적인 문제로 그렇지 못하므로 측정 불가능한 상태변수는 상태관측기를 구성하여 이용하도록 하였다.
본 논문은 직류초퍼구동 전동기 제어시스템을 해석 대상으로 하여 전류 연속모드와 전류 불연속모드의 양 모드 동작시에 있어서의 해석을 상태변수법과 상태평균화법을 적용하여 해석하였으며 두 해석 방법의 결과를 비교 검토함과 동시에 상태평균화법에 의하여 시스템의 해석이 근사적이지만 해석이 용이하다는 것을 나타내고 있다. 또한, 본 시스템의 궤환루프 제어시스템에 있어서 상태평균화법을 이용한 평형점 근방의 근사 선형화 방법을 적용함으로써 전달 매트릭스의 형태로 동특성을 표현할 수 있으며, 이것을 이용한 선형 제어법을 적용하여 궤환루프 제어계의 설계기법을 제시하고 있다.
전원 측 전압강하/상승 (Voltage sag/swell)을 보상하기 위한 동적전압보상기(Dynamic Voltage Restorer)등의 직렬 보상기에서 스위칭으로 인한 인버터 출력전압의 맥동(ripple)을 제거하기 위해 LC 필터가 사용된다. 본 논문에서는 LC 필터에서 커패시터의 전압을 상태 궤환을 이용하여 제어하는 알고리즘을 제시한다. LC 필터의 이산시간 상태 방정식을 구한 후, 궤환 이득값을 구하는 과정이 z-평면에서 이루어진다. 그리고, 제어기의 계산지연을 고려하여, 상태 관측기를 설계한다. 제안된 제어기는 기존 직렬보상기와 달리 전류 센서를 필요로 하지 않기 때문에 경제적인 이점을 가지게 된다.
고체 산화물 연료전지는 $800{\sim}1000^{\circ}C$의 고온에서 작동한다. 고온 작동은 효율에 유리하지만 재료 요구 조건, 신뢰성, 열팽창 문제 등이 발생하여 온도 제어가 중요하다. 본 연구에서는 연료전지 시스템의 열관리를 위한 상태 공간 제어기를 설계하고 응답 특성을 확인하였다. 연료전지 스택과 열관리 핵심부품인 촉매연소기는 집중 용량법을 이용한 과도 응답 모델을 개발하였고, 구성품과 통합하여 정적 운전 특성을 확인하였다. 개발된 비선형 시스템을 정격 운전 조건에서 다중 입력과 출력이 가능한 상태 공간 식으로 선형화하였다. 부하에 따라 응답특성이 현저하게 달라지는 특성을 제어하기 위해 LQR 제어기를 설계하여 궤환 제어 시스템의 온도를 제어하였다. 상태 궤환 제어기가 적어도 두 개의 제어 게인을 가지고 운전 영역에 따른 응답을 보여줄 때, 원하는 온도 응답을 나타냄을 확인하였다.
본 논문에서는 이산시간 LQ 조절기의 안정도 강인성을 주파수 영역및 시간영역에서 고찰하고 그 향상책을 제시하낟. 주파수영역에서 강인성 척도인 궤환차행렬(return difference matrix) 의 최소특이치가 상태가중치 행렬과 제어가중치 행렬의 비와 반비례함을 보이고, 시간영역에서 매개변수의 변화에 대한 안정도 강인성 범위들을 얻는다. 이 범위들의 점근적 성질을 밝히기 위하여 LQ 궤환이득의 특이치들이 상태가중치 행렬과 제어기중치 행렬의 비의 증가함수 임을 보인다. 몇가지 조건하에서 시스템 행렬(입력행렬)에 대한 안정도 강인성 범위가 상태 가중치 행렬과 제어가중치 행렬의 비가 증가(감소)함에 따라서 증가함을 보이고, 이러한 사실들을 예제를 통하여 검증한다.
본 논문에서는 센서기반 이동로봇의 적응 순항 제어를 위한 선형 관측기 기반의 출력 궤환 제어 방법을 제안한다. 제안된 제어 방법에서는 선도로봇의 속도를 모르는 상태에서 거리센서를 통해 선도 로봇과의 거리를 측정하고 속도와 가속도를 추정하기 위하여 선형 관측기를 이용한다. 마지막으로, 컴퓨터 모의실험과 실제 적용실험을 통해 본 논문에서 제안한 제어기의 성능을 검증하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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