• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제20권5호
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• pp.591-601
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• 2006

In this paper, we present a new control methodology for perturbed crane systems. Nonlinear crane systems are transformed to linear models by feedback linearization. An inverse dynamic equation is applied to compute the system PD control force. The PD control parameters are selected based on a nominal model and are therefore suboptimal for a perturbed system. To achieve the desired performance despite model perturbations, we construct a neural network auxiliary controller to compensate for modeling errors and disturbances. The overall control input is the sum of the nominal PD control and the neural auxiliary control. The neural network is iteratively trained with a perturbed system until acceptable performance is attained. We apply the proposed control scheme to 2- and 3-degree-of-freedom (D.O.F.) crane systems, with known bounds on the payload mass. The effectiveness of the control approach is numerically demonstrated through computer simulation experiments.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제7권10호
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• pp.812-818
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• 2001

This paper proposes an optimum design method of structural and control systems, taking a 2-D truss structure as an example. The structure is supposed to be subjected to initial static loads and disturbances. For the structure, a FEM model is formed, and using modal transformation, the equation of motion is transformed into that of modal coordinates in order to reduce the D.O.F. of the FEM model. The structure is controlled by an output feedback $H^$\infty$$ controller to suppress the effect of the disturbances. The design variables of the simultaneous optimal design of control-structure systems are the cross sectional areas of truss members. The structural objective function is the structural weight. The control objective function is the $H^$\infty$$ norm, that is, the performance index of control. The second structural objective function is the energy of the response related to the initial state, which is derived from the time integration of the quadratic form of the state in the closed-loop system. In a numerical example, simulations have been carried out. Through the consideration of structural weight and $H^$\infty$$ norm, an advantage of the simultaneous optimum design of structural and control systems is shown. Moreover, while the optimized performance index of control is almost kept, we can acquire better design of structural strength.

• 한국컴퓨터산업학회논문지
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• 제5권9호
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• pp.993-1004
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• 2004

본 논문에서는 구동토크의 제약을 갖는 4륜 2자유도 구륜이동로봇의 기구학 및 동력학 모델링과 경로추적을 다룬다. 유도된 기구학 모델을 이용하여 구륜이퐁로봇의 가제어성을 조사한다. 순간일치좌표계와 힘/토크의 전파, 뉴튼의 평형법칙을 이용하여 동려학 모델을 유도한다. 역동력학에 의해 산출된 구동토크가 한계 구동토크를 초과할 경우, time-scaling 기법을 이용하여 기준제적을 수정함으로써 구륜이동로봇이 기준경로를 추적하도록 한다. 제어기는 모델링 불확실성과 측정 잡음 등으로 인하여 발생하는 오차를 보상하도록 설계한다. 또한 본 논문에서 제시된 기법의 유효성을 입증하기 위해 모의실험을 수행하고 그 결과를 제시한다.

• 한국조명전기설비학회지:조명전기설비
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• 제7권6호
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• pp.42-50
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• 1993

본 논문에서는 플랜트 모델에 불확실성이 존재하는 경우에도 강인 안정도를 보장하는 제어기 설계 문제를 연구하였다. 먼저 강인 안정도 및 감도 특성을 특이치 한계를 이용하여 기술하고 이들 설계 조건을 만족하는 제어기 설계 기법을 Diophantine 방정식과 감도 평가 함수의 최소화에 의해 제시하였다. Diophantine 방정식의 해를 구하기 위해 칼만 필터의 설계와 필터의 주파수 역 특성을 조사하였고, 원하는 특이치 형성을 통해 저감도 특성을 만족하는 특성 다항식 행렬을 구하였다. 그리고 제어기에 설계 자유도를 주어 감도 평가 함수를 최소화하는 제어기 매개 변수 계산 방법을 Routh 배열을 이용하여 제시하였다.제안된 강인한 제어기 설계 기법을 모델에 적용하여 검토해 본 결과 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.81-86
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• 2013

This paper presents the lane change system for collision avoidance. The proposed algorithm for the collision avoidance consists of path generation and path following. Using a calculated TTC (Time to Collision), partial braking is operated and collision avoidance path is generated considering relative distance, velocity and acceleration. Based on the collision avoidance path, desired yaw angle and yaw rate are calculated for the automated path following. The lateral controller is designed by a Lyapunov function approach using 3 D.O.F vehicle model and vehicle parameters. The required steering angle is determined from wheel velocity, longitudinal and lateral velocity in order to follow the desired yaw angle and yaw rate. This system is developed MATLAB/Simulink and its performance is evaluated using the commercial software CarSim.

• 전자공학회논문지CI
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• 제37권5호
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• pp.19-28
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• 2000

구륜 이동 로봇(Wheeled Mobile Robot)은 제어기 설계에 있어 Nonholonomic Constraints등에 의해 많은 어려움을 지닌다. 본 논문에서는 구륜 이동 로봇의 제어를 위해 PD와 퍼지 시스템이 결합된 제어기가 설계되며, 유전알고리즘에 기초되어 최적 퍼지시스템이 형성된다. 시스템의 최적화 과정은 독립적으로 수행되는 여러 단계들로 이루어지며, 각 단계마다 다른 형식의 알고리즘이 적용되며 효율적 탐색을 위해 Niche알고리즘 및 면역 알고리즘이 결합되어 적용된다. 각 출력용어집합은 최적의 원소들을 얻기 위해 수행되는 탐색에 의해 그 구성이 변화되며, 변화된 출력용어집합의 구성 원소와 관계된 규칙기반이 동시에 조절된다. 출력용어집합의 추가된 원소들 및 조절된 규칙에 대한 적합성이 평가되고 제어 성능의 향상에 기여하지 못한 부분들은 제거된다. 출력변수의 용어집합 및 규칙에 대한 반복적 조절 과정이 완료된 후, 입력 소속함수들에 대한 조정이 제약조건을 가지고 수행되며, 진화연산에 의한 출력소속함수들에 대한 조정이 수행된다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1995년도 추계학술대회 논문집
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• pp.466-469
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• 1995

This paper presents a design and performance of the 6 D.O.F linear motion table with a magnetic bearing suspension. The linear positioning of the table with a 150mm stroke is driven by a brushless DC Linear motor and the other attitudes of the stage are controlled by the analog PD controller with magnetic bearing actuators. Each magnetic bearing unit which consists of 3 electromagnets, 3 capacitance probes and 3 backup bearings affords controlled forces by detecting the air gap between the probes and guideways. An integral type capacitance probe amplifier is equipped on the upper plate of the table so that the probe line to the probe amplifier can be shorter therefore the problems due to the stray capacitance and noise can be reduced. Form the pitch-yaw errormeasured by the autocollimator, the vertical and horizont straightness errors of the table are derived that they are maintained below 1.mu. m over 100mm stroke. The positioning accuracy of the linear motion is maintained below 2 .mu. m and the repeatability error is below 1 .mu. m

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제2권3호
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• pp.181-187
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• 1996

A frictionless positioning device using cone-shaped active magnetic bearings(AMBs) is developed, which is driven by a brushless DC motor equipped with resolver. The cone-shaped AMB feature that the structure is simple and yet the five d.o.f. rotor motion is controlled by four magnet pairs. A linearized dynamic model, which accounts for the relationship between input voltage and output current in the cone-shaped magnet, is developed and the azimuth motion of the frictionless positioning device is modeled as the second order system. The feedback controller is designed by using linear quadratic regulator with integral action optimal control law so that the cone-shaped AMB system is stabilized and the frictionless positioning device gets the zero steady state. It is observed that the linearized dynamic model is adequate and the frictionless positioning device can achieve the tracking accuracy within the sensor resolution.

• 전자공학회논문지 IE
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• 제43권4호
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• pp.28-36
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• 2006

본 연구에서는, 팔의 4가지 운동을 구별할 수 있는 계측 시스템과, 구별된 팔의 운동 위치를 추정할 수 있는 제어 알고리즘에 관하여 기술한다. 먼저 4가지(굽히기와 펴기, 내전과 외전) 운동을 구별하기 위해 굽혀진 정도를 측정할 수 있는 전기 저항 형태의 굽힘 센서를 사용한다. 이 센서를 왼팔의 상완 이두근과 오구완근에 1개씩 부착한다. 부착된 두 개의 센서로부터 출력되는 신호는 증폭기와 필터 등으로 구성된 계측 시스템을 통과한다. 이 시스템에서는 상완이두근에 부착된 센서 신호는 굽히기와 펴기 운동 중에서만 On/OFF 작동을 하도록 하고, 오구완근에 부착된 센서 신호는 모든 운동에 작동하도록 설계하였다. 이렇게 출력된 신호들로부터 4가지 운동은 구별하여 출력하고, 출력된 신호들로부터 팔의 운동 위치를 측정한다. 마지막으로, 제안된 알고리즘의 효용성을 입증하기 위해 RC 서보 모터와 포텐션미터로 구성된 2자유도의 인공팔을 제작하여 실험한다. 실험을 통해 인공 팔의 위치는 모터의 회전 관성, 센서의 노이즈 등으로 실제 팔의 위치와 차이가 발생하였다 이 오차를 감소하기 위해 오차값과 오차의 변화값에 근거한 퍼지 PID 제어기를 사용하였고, 이로써 오차가 5도 이내로 감소되었다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.738-743
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• 2007

본 연구는, 팔(하완)을 잃은 장애자용 인공 의수를 장애자가 자신의 의도에 따라 제어하기 위한 센서 시스템과 제어알고리즘에 관한 것이다. 먼저 장애자의 여러 가지 동작 의도를 검출할 수 있는 센싱 시스템을 연구하고 이 센싱 시스템으로부터 발생된 신호를 사용하여 인공의수를 제어하는 방법에 대하여 연구한다. 센서로서는 전기 저항식 굽힘 센서를 사용한다. 이 굽힘 센서를 팔의 상완 이두근과 오구완근에 각각 1개씩 단단히 부착한다. 부착된 센서로부터 출력된 신호는 근육의 굴곡량을 나타내며 팔의 동작의도를 판단 할 수 있는 신호처리 시스템을 통과시켜 하완의 굴곡과 신전 운동, 손의 내전과 외전 운동을 구별한다. 그리고 구별된 신호로부터 실제 팔의 운동 각도를 추정하여 인공의수의 각도를 제어한다. 본 연구의 효용성을 증명하기 위해 2개의 액추에이터와 포텐셔미터를 가진 간단한 인공의수를 제작하여 제어 실험을 하였다. 실험에서 실제 팔의 각도와 인공의수의 제어 각도 사이에는 센서 외부에서 발생되는 노이즈 및 인공의수의 회전 관성, 기계적인 마찰 등으로 인한 오차가 발생하였다. 따라서 오차 값과 오차의 변화 값에 근거한 퍼지 제어 알고리듬을 이용하여 재 실험을 한 결과 하완의 굴곡/신전 운동에서는 평균 약 4도, 손의 회내/외 운동에서는 평균 약 3도의 오차가 측정되어, 퍼지제어기를 설치한 이전보다 오차가 크게 개선되었다.