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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 손영익
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 명지대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수11
이 논문의 연구 히스토리 (15)
2019
2016
입력 외란이 존재하는 시간지연 시스템을 위한 PI 관측기 기반 제어기 설계
김인혁
,
손영익
정보 및 제어 논문집
2016.10
학술대회자료
입력 외란이 존재하는 시간지연 시스템을 위한 PI 관측기 기반 제어기 설계
김인혁
,
손영익
대한전기학회 학술대회 논문집
2016.10
학술대회자료
슬라이딩 모드 제어기와 관측기를 이용한 제어기 설계 기술 동향
김인혁
,
손영익
제어로봇시스템학회지
2016.06
학술저널
슬라이딩 모드 외란 관측기와 제어기를 이용한 DC 모터 전류 제어기 설계
김인혁
,
손영익
제어로봇시스템학회 논문지
2016.06
학술저널
전기 기계 시스템 제어를 위한 외란 관측기 기반 강인 제어기 설계
김인혁
전기공학과
2016.01
학위논문
2013
2010
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산업계에 적용되는 전기 기계 시스템은 시스템의 구성 및 작업 환경에서 오는 다양한 불확실성과 외란의 영향을 받는다.
본 논문은 파라미터 불확실성과 외란의 영향을 받는 전기 기계 시스템을 위한 강인 제어기 설계에 대해 다룬다.
본 논문의 제안 제어기는 외란 관측기와 주 제어기로 구성된 외란 관측기 기반 제어기이다.
제안하는 방법에서 외란 관측기는 시스템의 파라미터 불확실성 및 외란의 영향을 포함한 등가 외란을 추정하여 입력에 보상하는 역할을 한다.
등가 외란 보상을 통해 외란 관측기와 연결된 실제 시스템은 불확실성이 없는 공칭 시스템으로 근사될 수 있다.
짧은 과도 상태 이후에 공칭 시스템이 회복되면 주 제어기는 제어 목표를 달성한다.
본 논문은 다양한 전기 기계 시스템에 적용될 수 있는 제어기 설계와 다양한 형태로 나타나는 시스템 불확실성에 대응할 수 있는 제어기 설계를 목표로 하고 있다.
본 논문에서는 다양한 전기 기계 시스템을 고려하기 위해 Cascade 제어기 설계 기법을 적용한다.
Cascade 제어 기법은 n차의 시스템을 n개 1차 시스템으로 나누어 제어기를 설계하는 방법으로 제어기 설계와 구현이 용이하다.
본 논문에서는 Cascade 구조를 가지는 외란 관측기 기반 제어기를 제안하고 분할된 1차 시스템에 대해 외란 관측기의 설계 및 강인성 해석을 진행한다.
본 논문에서 고려하는 외란은 미지의 상수 외란과 오프셋을 갖는 삼각함수 외란이다.
본 논문은 시간 영역과 주파수 영역에서 외란 추정 오차 시스템이 안정하도록 외란 관측기를 설계한다.
외란 관측기의 강인성 해석은 특이 섭동 이론(Singular Perturbation Theory)과 Lyapunov 안정도 해석을 사용하여 수행되었으며 외란 관측기 이득을 크게 설계하여 불확실한 시스템이 공칭 시스템으로 근사됨을 보인다.
또한, 유한 시간 내에 외란 추정 오차가 임의의 크기로 제한될 수 있음을 보인다.
이어서 본 논문은 새로운 슬라이딩 모드 외란 관측기 기반의 슬라이딩 모드 제어기를 설계한다.
제안된 슬라이딩 모드 외란 관측기를 사용하여 기존 슬라이딩 모드 제어기의 채터링 문제를 완화하면서 원하는 제어 성능을 확보할 수 있음을 보인다.
본 논문에서는 DC 모터, AC 모터, DC/DC 부스트 컨버터, 1축 회전 기계 시스템을 활용하여 제안된 방법의 성능을 검증한다.
실제 산업용 시스템에의 적용을 고려하여 성능 검증을 위한 모의실험 및 실험에서 다양한 불확실성이 고려되었다.
회전 기계 시스템에 대해서는 외란 관측기의 이득을 줄이면서 제어 성능을 확보하기 위한 방법으로 LuGre 마찰 모델과 외란 관측기를 결합한 마찰 보상 제어 기법을 적용한다.
모의실험 및 실험 결과로부터 본 논문에서 제안하는 방법이 다양한 시스템 불확실성에 대해 강인한 성능을 가지고 있음을 확인한다.
본 논문은 파라미터 불확실성과 외란의 영향을 받는 전기 기계 시스템을 위한 강인 제어기 설계에 대해 다룬다.
본 논문의 제안 제어기는 외란 관측기와 주 제어기로 구성된 외란 관측기 기반 제어기이다.
제안하는 방법에서 외란 관측기는 시스템의 파라미터 불확실성 및 외란의 영향을 포함한 등가 외란을 추정하여 입력에 보상하는 역할을 한다.
등가 외란 보상을 통해 외란 관측기와 연결된 실제 시스템은 불확실성이 없는 공칭 시스템으로 근사될 수 있다.
짧은 과도 상태 이후에 공칭 시스템이 회복되면 주 제어기는 제어 목표를 달성한다.
본 논문은 다양한 전기 기계 시스템에 적용될 수 있는 제어기 설계와 다양한 형태로 나타나는 시스템 불확실성에 대응할 수 있는 제어기 설계를 목표로 하고 있다.
본 논문에서는 다양한 전기 기계 시스템을 고려하기 위해 Cascade 제어기 설계 기법을 적용한다.
Cascade 제어 기법은 n차의 시스템을 n개 1차 시스템으로 나누어 제어기를 설계하는 방법으로 제어기 설계와 구현이 용이하다.
본 논문에서는 Cascade 구조를 가지는 외란 관측기 기반 제어기를 제안하고 분할된 1차 시스템에 대해 외란 관측기의 설계 및 강인성 해석을 진행한다.
본 논문에서 고려하는 외란은 미지의 상수 외란과 오프셋을 갖는 삼각함수 외란이다.
본 논문은 시간 영역과 주파수 영역에서 외란 추정 오차 시스템이 안정하도록 외란 관측기를 설계한다.
외란 관측기의 강인성 해석은 특이 섭동 이론(Singular Perturbation Theory)과 Lyapunov 안정도 해석을 사용하여 수행되었으며 외란 관측기 이득을 크게 설계하여 불확실한 시스템이 공칭 시스템으로 근사됨을 보인다.
또한, 유한 시간 내에 외란 추정 오차가 임의의 크기로 제한될 수 있음을 보인다.
이어서 본 논문은 새로운 슬라이딩 모드 외란 관측기 기반의 슬라이딩 모드 제어기를 설계한다.
제안된 슬라이딩 모드 외란 관측기를 사용하여 기존 슬라이딩 모드 제어기의 채터링 문제를 완화하면서 원하는 제어 성능을 확보할 수 있음을 보인다.
본 논문에서는 DC 모터, AC 모터, DC/DC 부스트 컨버터, 1축 회전 기계 시스템을 활용하여 제안된 방법의 성능을 검증한다.
실제 산업용 시스템에의 적용을 고려하여 성능 검증을 위한 모의실험 및 실험에서 다양한 불확실성이 고려되었다.
회전 기계 시스템에 대해서는 외란 관측기의 이득을 줄이면서 제어 성능을 확보하기 위한 방법으로 LuGre 마찰 모델과 외란 관측기를 결합한 마찰 보상 제어 기법을 적용한다.
모의실험 및 실험 결과로부터 본 논문에서 제안하는 방법이 다양한 시스템 불확실성에 대해 강인한 성능을 가지고 있음을 확인한다.
목차
목차 i그림 목차 iii표 목차 v국문 초록 vi제 1 장 서 론 1제 2 장 기본 연구 결과들 42.1 외란 관측기 기반 제어기 42.2 적분 슬라이딩 모드 제어기 62.3 Cascade 제어기 구조 92.4 축소차수 PIO (Proportional Integral Observer) 122.5 슬라이딩 모드 PIO 16제 3 장 단일 PIO를 이용한 시스템 제어 183.1 PIO 기반 PI 제어기 183.1.1 상수 외란에 대한 PIO의 강인성 해석 193.1.2 오프셋을 갖는 삼각함수 외란에 대한 강인성 해석 223.1.3 PIO 기반 PI 제어기 설계 243.2 슬라이딩 모드 PIO 기반 SMC 263.2.1 부분 입력을 사용하는 슬라이딩 모드 PIO 263.2.2 슬라이딩 모드 PIO 기반 SMC 설계 28제 4 장 단일 PIO 기반 제어기 적용 연구 304.1 삼각함수 외란에 대한 DC 모터 전류 제어 304.1.1 DC 모터 시스템 모델 304.1.2 DC 모터 전류 제어기 설계에 대한 문제 정의 304.1.3 PIO 기반 전류 제어기 설계 314.1.4 DC 모터 전류 제어 324.2 슬라이딩 모드 PIO 및 제어기를 사용한 DC 모터 전류 제어 364.3 기계 시스템의 LuGre 마찰 보상 404.3.1 제어 대상 시스템 모델 404.3.2 공칭 시스템에 대한 위치 제어기 설계 424.3.3 마찰 보상을 위한 적응 제어기 설계 434.3.4 마찰 추정 오차 및 외란 보상을 위한 PIO 설계 444.3.5 마찰 파라미터 초기값 선정 454.3.6 마찰 보상 제어기 실험 48제 5 장 듀얼 PIO를 이용한 Cascade 제어 515.1 PIO 기반 Cascade 제어기 515.1.1 2차 시스템에 대한 PIO 기반 Cascade 제어기 515.1.2 n차 시스템에 대한 PIO 기반 Cascade 제어기 535.2 SPMSM 속도 제어 565.2.1 SPMSM 시스템 모델 565.2.2 PIO 기반 속도 제어기 설계 565.2.3 SPMSM 실험 결과 585.3 DC/DC 부스트 컨버터 전압 제어 635.3.1 DC/DC 부스트 컨버터 시스템 모델 635.3.2 PIO 기반 전압 제어기 설계 645.3.3 DC/DC 부스트 컨버터 실험 결과 65제 6 장 결 론 70참고 문헌 71부 록 79Abstract 83
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