본 논문은 시간 지연을 가지는 비선형 상호 결합 시스템에 대한 분산 퍼지 출력 궤환 제어기를 제시한다. Takagi-Sugeno (T-S) 퍼지 모델링을 통하여 비선형 상호 결합 시스템을 퍼지 모델로 표현한다. 상호 결합 시스템의 하위 퍼지 시스템을 안정화 시킬 수 있는 분산 출력 궤한 제어기를 설계한다. 폐루프 하위 시스템들의 안정도 조건을 선형 행렬 부등식으로 나타내고, 부등식을 이용하여 제어기의 이득값을 구한다. 모의실험을 통하여 시간 지연이 있는 비선형 상호 결합 시스템에 대한 분산 퍼지 출력 궤한 제어기의 효용성을 평가한다.
본 논문은 비선형 시스템의 퍼지 모델을 적용한 시간 지연 간격에 종속적인 안정도 분석 및 제어기 설계에 대해서 논의한다. 먼저, 시간 지연을 포함하는 비선형 시스템을 T-S 퍼지 시스템으로 모델링한다. 시간 지연을 포함하는 전체 페루프 비선형 시스템은 다중 시간 지연을 갖는 T-S 퍼지 시스템이 된다. 전체 폐루프 퍼지 시스템의 안정도를 분석하고, 안정화 시키는 퍼지 제어기 설계를 위한 필요충분 조건을 유도한다. 유도된 안정도 및 제어기 설계 조건이 시간 지연 간격에 종속적임을 확인하다. 기존의 시간 지연에 종속적인 안정도 및 제어기 설계 조건 보다 넓은 범위를 나타냄을 확인한다. 제안된 필요충분 조건을 선형 행렬 부등식의 형태로 나타내고, 기존의 다양한 프로그래밍 기법을 이용하여 제어기 이득값을 구한다. 예제를 통하여 제안된 이론의 타당성을 확인한다.
본 논문은 이산시간 상호결합 퍼지 시스템을 위한 관측기 기반 분산 퍼지 제어기 설계 기법을 연구한다. 이를 위해 먼저 상호결합 퍼지 시스템의 퍼지 하위시스템을 고려하고, 이를 바탕으로 관측기 기반 분산 퍼지 제어기를 설계한다. 그리고 퍼지 하위시스템과 관측기 기반 분산 퍼지 제어기를 이용하여 폐루프 시스템을 구한다. 구해진 폐루프 시스템에 대해 최대 상호결합 범위를 포함한 안정도 조건을 도출하고, 이를 선형 행렬 부등식 형태로 나타낸다. 마지막으로 모의실험을 통해 제안된 제어기 설계 기법의 타당성을 분석한다.
본 논문은 불확실성을 포함한 비선형 시스템에 대한 제어를 위해 강인 지능형 디지털 재설계의 전 역적 접근 방안에 대해 제안하고자 한다. 이산화를 통한 제어기 설계에 있어서 불확실성이 포함된 실시간 비선형 시스템에 대해 보다 효율적이고 안정적인 접근을 위해 T-S 퍼지 모델이 사용되었다. 그리고 전역적 접근을 위한 방안으로서 문제를 볼록 최적화 관점으로 변환 후, 오차가 가질 수 있는 놈의 영역을 최소화 하여 상태 접합을 이루고자 하였다. 또한 쌍선형과 역 쌍선형 기법을 사용함으로써 불확실성이 포함된 비선형 시스템을 보다. 더 정확하게 분석하였다. 샘플링 기간이 충분히 작다면, 불확실 비선형 시스템의 실시간 시스템으로의 전환이 충분한 이유를 가지게 된다. 전 역적 접근을 통한 디지털로 제어된 시스템은 선형 행렬 부등식 형태로 바꾸어 시스템의 안정성을 보장하고자 하였다. 마지막으로 T-S 퍼지 모델로 분석된 혼돈 Lorenz system에 적용함으로써 제안된 방법의 안정성과 효율성을 확인한다.
상태 궤환 제어기 설계에 있어서 상태 정보에 대한 접근의 제한성 때문에, 출력 궤환 제어기 설계에 대한 많은 연구가 수행되어 왔다. 그럼에도 불구하고 최적의 출력 궤한 제어기 설계는 여전히 풀리지 않은 문제로 남아 있다. 따라서, 기존에 수행되었던 관련한 다양한 고정형 출력 궤한 제어기 설계 연구 결과를 리뷰하고 복잡도와 안정성 관점에서 성능을 평가 비교함으로써 이 분야의 연구의 방향을 찾고자 한다. 또한, 기존 연구에서 제한적인 시스템 구성에서 제시되었던 알고리즘들을 어떤 시스템 구성에서도 적용가능할 수 있도록 리뷰하는 알고리즘을 완벽하게 제공한다. 리뷰하는 알고리즘은 모의 실험을 통해서 안정성 성능과 연산 시간으로 측정된 복잡도를 통하여 비교 평가한다. 모의실험 결과에 따르면, 대수에 의한 제어기 설계 알고리즘[20]이 가장 적은 복잡도를 가지는 반면에 스케링 변환 기반의 선형 행렬 부등식 알고리즘[18]이 대부분의 경우에 고복잡도를 가지고 가장 좋은 성능을 갖음을 확인하였다.
본 논문에서는 하이브리드 자기베어링 시스템의 효과적인 제어 방안 마련을 위한 기법 제안을 목표로 한다. 자기베어링 시스템에서의 제어 목적이란, 회전자(rotor)의 회전을 외부의 물리적 접촉 없이 자기장의 힘만으로 동작하도록 베어링의 위치를 최대한 센터에 위치케 하는 것이다. 기본적으로 자기베어링 시스템은 비선형적 동적방정식으로 구성되기 때문에, 제어 목적을 달성하기 위한 제어 입력 신호의 설계가 쉽지 않으며, 외부 환경의 영향에 따른 시스템 파라미터 변화율에도 많이 민감한 편이다. 본 논문에서는 자기베어링 시스템의 비선형성에 대한 해석 방안으로 퍼지 모델링을 통해 시스템을 재해석하게 되며, 제어 목적에 대한 설정은 선형행렬 부등식 기반 안정화 문제로 변환하여 제어 입력을 설계하고자 한다. 해당 퍼지 모델링 및 제어 알고리즘의 정당성은 시뮬레이션을 통해 검증된다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제33권8호
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pp.1212-1219
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2009
본 연구에서는 실용설계의 새로운 도구로써 제어계의 강인성, 성능, 안정성 등의 설계지침을 정량화하기 쉽고 해가 효율적으로 구해져 주목받는 선형행렬부등식을 이용하여 강인한 LMI 제어기를 설계한다. 우선 다층상 구조물의 진동제어를 위해 수학적 모델링을 행하고 적분형 서보계를 적용한 LMI 제어 기법으로 상태 피드백 제어칙을 설계한다. 다음으로 설계한 제어칙으로 시스템 불확실성의 변동에 대해 시간영역의 설계사양을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우에 대하여 시뮬레이션을 행하고 실제 적용 가능성을 검토한다.
본 논문에서는 퍼지 논리 제어기를 이용한 샘플된 비선형 시스템의 추적제어 방식을 제안한다. 본 논문에서 사용되는 제어대상은 내부 파라미터의 변화와 외부 외란을 모두 경험하는 것으로 한다. 이산시간 적응 퍼지 제어기가 제안되고 그 파라미터는 최근 각광을 받고있는 선형행렬 부등식 방식에 의하여 결정된다. 마지막으로 모의실험을 통하여 제안된 제어기의 타당성을 검증한다.
본 논문에서는 시변 시간지연을 갖는 선형시스템의 분수 모델 간략화를 다룬다. 이를 위해 선형 시간지연 시스템의 축소된 소인수 분해를 정의하고 선형 행렬부등식의 해를 이용하여 구한다. 축소된 소인수의 일반화 가제어성, 가관측성 그래미안을 이용하여 시스템의 균형화된 상태공간 모델을 구현한다. 모델 차수축소는 균형화된 상태공간 모델의 일부 상태변수를 절삭하여 얻어지며 모델 오차의 상한치를 제시한다. 제안된 방법의 효용성을 수치 예를 통하여 입증한다.
본 논문에서는 미지의 외란이 존재하는 불확실한 비선형 시스템에 대한 강인 상태 관측기 설계 방법을 제안한다. 제안한 관측기는 추정 오차에 대한 외란의 영향을 원하는 수준까지 감소시킬 수 있다. 또한, 제안한 관측기의 이득행렬은 선형 행렬 부등식을 이용하여 얻을 수 있다. 제안한 설계 방법은 기존의 적응관측기에서 다룬 파라미터 불확실성 보다 더 넓은 범위의 외란을 다룰 수 있다는 장점을 가진다. 마지막으로 제안한 결과의 유효성을 증명하기 위하여 모의실험 예제를 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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