• 제목/요약/키워드: Inverted Pendulum System

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파라미터 투영 기법이 필요 없는 비선형 시스템의 적응 퍼지 슬라이딩 모드 제어 (Adaptive Fuzzy Sliding Mode Control for Nonlinear Systems without Parameter Projection Method)

  • 서삼준
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제21권4호
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    • pp.499-505
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    • 2011
  • 본 논문은 파라미터 투영 기법이 필요없는 비선형 계통에 대한 적응 퍼지 슬라이딩 모드 제어를 제안한다. 제어기의 구조를 약간 수정하여 추정된 입력 이득항이 영으로 되지 않도록 보장하고 온라인 동작중의 어떤 순간이라고 추정된 입력 이득항이 영이 되더라도 구현에 문제를 야기하지 않는다. 입력 이득 함수의 하한 추정치만이 필요한것을 제외하면 제안한 제어 기법은 바운딩 파라미터에 대한 정확한 값이 사전에 필요하지 않다. 리아프노프 합성기법을 기초로 전체 제어 시스템이 추종오차가 점근적으로 안정하고 제어기 내의 모든 신호가 유계임을 보장한다. 역진자 시스템의 적용하여 제안한 제어기의 유용성을 입증한다.

합 기반의 전건부를 가지는 뉴로-퍼지 시스템 설계 (Design of a Neuro-Fuzzy System Using Union-Based Rule Antecedent)

  • 한창욱;이돈규
    • 정보처리학회 논문지
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    • 제13권2호
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    • pp.13-17
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    • 2024
  • 본 논문에서는 규칙의 수를 줄여 간결한 지식 기반을 보장할 수 있는 합 기반의 전건부를 가지는 뉴로-퍼지 제어기를 제안하였다. 제안된 뉴로-퍼지 제어기는 모든 입력 변수의 AND 조합을 전건부로 하는 구조의 퍼지 규칙보다 더 큰 입력 영역을 커버하기 위해 전건부에 입력 퍼지 집합의 합집합 연산을 허용하였다. 이러한 뉴로-퍼지 제어기를 구성하기 위해 본 논문에서는 OR 및 AND 퍼지 뉴런으로 구성된 multiple-term unified logic processor (MULP)를 고려하였다. 이러한 OR 및 AND 퍼지 뉴런은 조정 가능한 연결 강도 집합을 가지므로 학습을 통하여 최적의 연결 강도 집합을 찾을 수 있다. 초기 최적화 단계에서 유전 알고리즘은 제안된 뉴로 퍼지 제어기의 최적화된 이진 구조를 구성하고, 이후 확률에 기반한 강화 학습은 성능 지수를 더욱 향상시켜서 유전 알고리즘에 의해 최적화된 제어기의 이진 연결을 개선하였다. 역진자 시스템을 제어하기 위한 모의실험 및 실험을 통해 제안된 방법의 유효성을 검증하였다.

DRC Finals 2015 에서 휴머노이드 로봇의 자동차 운전과 하차에 관한 전략 (Strategies for Driving and Egress for the Vehicle of a Humanoid Robot in the DRC Finals 2015)

  • 안동현;신주성;전용범;손기원;장기호;폴오;조백규
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제22권11호
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    • pp.912-918
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    • 2016
  • This paper presents various strategies for humanoid vehicle driving and egress tasks. For driving, a tele-operating system that controls a robot based on a human operator's commands is built. In addition, an autonomous assistant module is developed for the operator. Normal position control can result in severe damage to robots when they egress from vehicles. To prevent this problem, another approach that mixes various joint control techniques is adopted in this study. Additionally, a footplate is newly designed and attached to the vehicle floor for the ground landing phase of the egress task. The attached plate enables the robot to step down onto the ground in a safe manner. For stable locomotion, a balance controller is designed for the humanoid. For the design of the controller, the robot is modeled using an inverted pendulum that consists of a spring and a damper. Then, a state feedback controller (with pole placement and a state observer) is built based on the simplified model. Many approaches that are presented in this paper were successfully applied to a full-sized humanoid, DRC-HUBO+, in the DARPA Robotics Challenge Finals, which were held in the United States in 2015.

드롭랜딩 시 착지형태에 따른 충격흡수구간의 운동역학적 특성 (The Biomechanical Properties of the Shock Absorption Phase during Drop Landing According to Landing Types)

  • 박규태;유경석
    • 한국운동역학회지
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    • 제25권1호
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    • pp.29-37
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    • 2015
  • Objective : The purpose of this study was to investigate the biomechanical properties of shock absorption strategy and postural stability during the drop landing for each types. Methods : The motions were captured with Vicon Motion Capture System, with the fourteen infra-red cameras (100Hz) and synchronized with GRF(ground reaction force) data(1000Hz). Ten male soccer players performed a drop landing with single-leg and bi-legs on the 30cm height box. Dependent variables were the CoM trajectory and the Joint Moment. Statistical computations were performed using the paired t-test and ANOVA with Turkey HSD as post-hoc. Results : The dominant leg was confirmed to show a significant difference between the left leg and right leg as the inverted pendulum model during Drop Landing(Phase 1 & Phase 2). One-leg drop landing type had the higher CoM displacement, the peak of joint moment with the shock absorption than Bi-leg landing type. As a lower extremity joint kinetics analysis, the knee joint showed a function of shock absorption in the anterior-posterior, and the hip joint showed a function of the stability and shock absorption in the medial-lateral directions. Conclusion : These findings indicate that the instant equilibrium of posture balance(phase 1) was assessed by the passive phase as Class 1 leverage on the effect of the stability of shock absorption(phase 2) assessed by the active phase on the effect of Class 2 leverage. Application : This study shows that the cause of musculo-skeletal injuries estimated to be focused on the passive phase of landing and this findings could help the prevention of lower damage from loads involving landing related to the game of sports.

진화연산을 이용한 동적 귀환 신경망의 구조 저차원화 (Structure Pruning of Dynamic Recurrent Neural Networks Based on Evolutionary Computations)

  • 김대준;심귀보
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제7권4호
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    • pp.65-73
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    • 1997
  • 본 논문에서는 진화연산을 이용하여 동적 귀환 신경망의 구조를 저차원화하는 방법을 제안한다. 일반적으로 진화연산을 개체군을 이용한 탐색 방법으로서 신경회로망의 여러 가지 다른 성질을 동시에 최적화할 필요가 있을 때 유용한 방법이다. 본 연구에서는 동적 귀환 신경망의 구조를 조차원화하기 위하여 진화 프로그래밍으로 신경망의 구조를 탐색하고, 진화전략으로 신경망의 연결강도를 학습시킴으로서 전체적인 구조를 저차원화하였다.신경망의 중간층 노드의 추가/삭제는 돌연변이 확률에 의하여 결정한다. 노드를 삭제할 경우에는 입력 연결강도의 총합이 가장 작은 노드를 삭제하고, 노드를 추가할 경우에는 미리 지정한 확률함스에 따라 노드를 추가한다. 그리고 추가된 노드와 다른 노드와의 연결방법은 서로 영향을 미칠 수 있는 모든 연결강도 중에서 확률적으로 선택하여 연결하였다. 마지막으로 제안한 저차원화 동적 귀환 신경망이 완전 연결된 신경망보다 더 좋은 성능을 얻을 수 있음을 예제로서 본 논문에서는 도립진자의 안정화 및 제어와 로봇 매니퓰레이터의 비주얼 서보잉에 적용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 그 유효성을 확인한다.

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경계층이 자동으로 조정되는 슬라이딩 모우드 제어기의 설계 (Design of a Sliding Mode controller with Self-tuning Boundary Layer)

  • 최병재;곽성우;김병국
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제6권2호
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    • pp.3-12
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    • 1996
  • 탁월한 비선형 제어 특성을 가지고 있는 슬라이딩 모우드 제어기는 제어 대상 플랜트의 모델링 과정에서 발생하는 부정확성과 각종 외란등으로 인하여 제어 입력 신호가 매우 높은 주파수의 비연속적인 특성을 가진다. 이를 방지하기 위하여 슬라이딩 평면에 얇은 경계층을 도입하는 방법을 많이 사용하고 있지만 이 경우에는 원하지 않는 정상 상태 오류가 유발될 수도 있다. 이때의 정상 상태 오차는 경계층의 폭에 비례해서 증가하는 특성이 있다. 본 논문에서는 정상 상태 오차와 제어 입력 신호의 불연속성 사이에는 구해지는 경계층의 폭을 정상 상태에 접근할수록 퍼지 규칙베이스에 의해 자동으로 감소시키는 자기동조형 경계층을 가지는 슬라이딩 모우드 제어기를 제안하였다. 그리고 제안된 알고리즘의 성능을 역진자 계통의 추적 제어 시뮬레이션을 통하여 입증하였다.

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