• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국퍼지및지능시스템학회 2007년도 춘계학술대회 학술발표 논문집 제17권 제1호
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• pp.349-352
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• 2007

본 논문은 계층적 공정 경쟁 유전자 알고리즘(Hierarchical Fair Competition-based Genetic Algorithms : HFCGAs)을 이용한 회전형 역 진자 시스템의 최적 2-자유도 제어기 설계를 제안한다. 비선형이며 불안정한 운동을 하는 회전형 역 진자 시스템은 회전지렛대(rotating arm) 위의 폴(pole)이 적당한 제어력이 없는 상황에서 중력에 의해 어느 한 쪽 방향으로 넘어지려고 할 때, 외부에서 회전지렛대에 힘을 가하여 회전지렛대의 특정위치와 폴의 각도를 유지시키는 시스템으로, 본 논문에서는 두 개의 피드백 제어루프를 갖는 2-자유도 제어기를 구성한다. 각각의 제어기는 PD 제어기로 구성하고, 조기수렴 문제를 내재하고 있는 기존의 유전자 알고리즘의 해결방안중 하나인 HFCGAs를 이용하여 최적의 제어기 파라미터들을 구한다. 마지막으로 실제 공정에 적용하여 설계된 제어기의 성능을 평가한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.306-307
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• 2007

본 논문은 계층적 공정 경쟁 유전자 알고리즘(Hierarchical Fair Competition-based Genetic Algorithms : HFCGA)을 이용하여 회전형 역 진자 시스템의 최적 Fuzzy 제어기 설계를 제안한다. 탐색 공간이 크거나 복잡한 최적해 탐색문제에 대해 조기 수렴 문제를 내제하고 있는 기존의 유전자 알고리즘의 해결방안으로 병렬 유전자 알고리즘이 개발되었으며, HFCGA는 병렬 유전자 알고리즘의 한 구조이다. 본 논문에서는 회전형 역 진자 시스템에 대해 LQR 제어기와 유사한 형태의 Fuzzy 제어기를 구성하고, HFCGA를 이용하여 최적의 제어기 파라미터들을 구한다. 그리고 시뮬레이션 및 실제 공정에 적용하여 LQR 제어기와 설계된 제어기의 성능을 평가한다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.329-336
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• 2009

본 논문은 회전형 역 진자 시스템(Rotary Inverted Pendulum System : RIPS)의 제어를 위한 Fuzzy cascade 제어구조를 제안하고 병렬유전자 알고리즘의 하나인 계층적 공정 경쟁 기반 유전자 알고리즘(Hierarchical Fair Competition-based Genetic Algorithms : HFCGA)을 이용한 최적화 방법을 제시한다. 회전형 역 진자 시스템은 Rotating arm의 회전을 통해 Pendulum의 각도를 제어하는 시스템으로써 제어 목적은 Rotating arm을 원하는 위치에 오게 하고 진자를 수직 위치의 불안정 평형 점에 위치하도록 하는 것이다. 본 논문에서는 회전형 역 진자 시스템의 제어를 위해 두개의 Fuzzy 제어기로 구성된 Fuzzy cascade 제어 구조를 설계하고, HFCGA를 이용하여 설계된 제어기의 파라미터를 최적화한다. 시뮬레이션 및 실험에서 SGA와 HFCGA의 성능비교를 통해 HFCGA의 우수성을 보이고, LQR 및 PD cascade 제어기와 제안된 Fuzzy cascade 제어기의 성능 비교를 통하여 제안된 방법의 우수성을 보인다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.400-405
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• 2023

현재 도립진자는 많은 분야에서 연구 중이며 미사일, 로켓, 등의 자세 제어와 2족 보행 로봇 등에 응용되고 있다. 본 연구에서는 256펄스의 로터리 엔코더와 DC 모터를 이용한 회전형 도립진자(Rotary Inverted Pendulum)를 구성하여 회전형 역 진자의 수직 자세 제어를 연구하였다. 비선형 시스템의 경우 복잡한 알고리즘과 제어기가 필요하지만 고전적이며 비교적 간단한 PID(Proportional Integral Derivation)알고리즘을 이용한 제어 방법을 회전형 도립진자 시스템에 적용하였으며 간단하지만 원하는 성능을 높이는 방안을 연구하였다. 본 연구에서 사용된 회전형 도립진자 시스템은 비선형적이고 불안정한 시스템으로 선형화된 모델링에서 마이크로칩 사의 dsPIC30F4013 임베디드 프로세서를 이용한 PID 제어기를 설계 및 구현하였다. 보통 PID 제어기는 하나 혹은 두 가지 이상을 조합하여 설계하며 우수한 제어 성능에 비해 구조가 간단하며 제어 이득 조정이 다른 제어기들에 비해 비교적 쉽다는 장점이 있다. 본 연구에서는 시스템의 물리적 구조를 수학적 방법으로 분석하고 모델링을 통한 회전형 도립진자의 수직 균형을 위한 제어를 실현하였다. 또한 회전형 역 진자를 이용하여 PID 제어기로 제어가 가능한지 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제20권2호
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• pp.91-99
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• 2017

본 연구에서는 몰수형 진자판을 이용한 파력발전장치의 성능 향상을 위한 파라메트릭 해석을 수행하였다. 선형포텐셜 이론에 기반을 둔 고유함수전개법을 사용하여 파기진 모멘트와 동유체 모멘트를 구하고, 파랑중 진자판의 회전운동 변위와 시간평균 추출파워를 구하였다. 이때 추출파워의 최대값을 주는 최적의 PTO감쇠계수를 제시하였다. 회전 운동하는 진자판으로부터 얻는 추출파워의 최대값은 시스템의 공진주파수에서 일어나며 진자판의 높이와 두께가 증가할수록 최대값은 증가하고 공진폭이 확장된다. 진자판 끝단에 설치된 계류로프는 부하상태에서 복원모멘트를 높이고 설치해역의 파랑과 공진이 유발하는데 활용된다. 천수역에 적합한 몰수형 진자판을 이용한 파력발전장치는 에너지 추출과 동시에 파를 차단하는 방파제의 기능을 동시에 지니고 있다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.236-242
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• 2008

본 논문은 회전형 역 진자 시스템(Rotary Inverted Pendulum System : RIPS)에 대한 계층적 공정 경쟁 기반 유전자 알고리즘(Hierarchical Fair Competition-based Genetic Algorithms : HFCGA) 기반 최적 퍼지 제어기 설계를 제안한다. 회전형 역 진자 시스템의 제어를 위해 퍼지제어기를 사용하였으며, 이때 퍼지제어기의 규칙은 LQR(Linear Quadratic Regulator) 제어기를 기반으로 하여 설계하였다. 유전자 알고리즘은 전역해를 구할 수 있는 장점이 있어 많은 분야에 성공적으로 적용되고 있지만 조기수렴 문제로 인하여 지역해에 빠질 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 병렬유전자 알고리즘이 개발되었으며, HFCGA는 병렬유전자 알고리즘을 개선한 방법 중의 하나이다. 본 논문에서는 퍼지 제어기의 파라미터의 최적화를 위해 계층적 공정 경쟁 기반 유전자 알고리즘을 사용하였다. 시뮬레이션 및 실험을 통하여 LQR 제어기, 기존 단순유전자 알고리즘(SGA)을 이용한 퍼지제어기와 제안된 HFCGA 기반 퍼지제어기의 성능 비교를 통하여 제안된 방법의 우수성을 보인다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 심포지엄 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.104-106
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• 2007

In this paper, we propose an approach to design of optimized Cascade controller for Rotary Inverted Pendulum system using Hierarchical Fair Competition-based Genetic Algorithm(HFCGA). GAs may get trapped in a sub-optimal region of the search space thus becoming unable to find better quality solutions, especially for very large search space. The Parallel Genetic Algorithms(PGA) are developed with the aid of global search and retard premature convergence. HFCGA is a kind of multi-populations of PGA. In this paper, we design optimized Cascade controller by HFCGA for Rotary Inverted Pendulum system that is nonlinear and unstable. Cascade controller comprise two feedback loop, parameters of controller optimize using HFCGA. Then designed controller evaluate by apply to the real plant.

• 전기학회논문지
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• 제60권2호
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• pp.407-415
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• 2011

In this study, we propose the design of optimized fuzzy controller for the rotary inverted pendulum system by using differential evolution algorithm. The structure of the differential evolution algorithm has a simple structure and its convergence to optimal values is superb in comparison to other optimization algorithms. Also the differential evolution algorithm is easier to use because it have simpler mathematical operators and have much less computational time when compared with other optimization algorithms. The rotary inverted pendulum system is nonlinear and has a unstable motion. The objective is to control the position of the rotating arm and to make the pendulum to maintain the unstable equilibrium point at vertical position. The output performance of the proposed fuzzy controller is considered from the viewpoint of performance criteria such as overshoot, steady-state error, and settling time through simulation and practical experiment. From the result of both simulation and practical experiment, we evaluate and analyze the performance of the proposed optimal fuzzy controller from the comparison between PGAs and differential evolution algorithms. Also we show the superiority of the output performance as well as the characteristic of differential evolution algorithm.