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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 손영익
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 명지대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
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많은 시스템들이 제품이나 제품을 생산하기 위한 도구로서 동작의 정밀도를 높이기 위해 제어를 필요로 한다. 하지만 시스템 모델을 기반으로 설계된 제어기는 모델링되지 않은 요소나 파라미터 불확실성, 외란의 영향으로 제어 성능이 저하되어 시스템이 정밀한 동작을 하지 못할 수 있다.
다양한 외란의 존재에도 시스템의 강인한 제어 성능을 유지하기 위한 방법 중 PI (Proportional Integral) 관측기 기반 제어기는 많이 사용되고 있는 기법 중 하나이다. PI 관측기의 파라미터 불확실성과 외란의 영향의 보상과 공칭 성능 회복에 대한 연구는 많이 이루어져있다. 하지만 PI 관측기가 시스템과 공칭 모델의 차수의 차이를 보상할 수 있는지에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다.
본 논문은 직류 전동기의 제어를 위해 설계한 PI 관측기 기반 제어기의 공칭 모델이 실제 시스템과 시스템 차수에 차이가 존재할 때 폐루프 시스템이 이득에 따라 안정도를 유지하는 문제를 다룬다. 이를 위해 안정한 시스템의 빠른 극점이 느린 극점보다 5배 이상 빠른 경우 빠른 변수의 동특성을 무시한 축소 모델을 이용하여 백스테핑 제어기와 축소차수 PI 관측기를 설계한다. 그리고 ① PI 관측기(축소 모델) 기반 제어기(축소 모델), ② PI 관측기(전체 모델) 기반 제어기(축소 모델), ③ PI 관측기(축소모델) 기반 제어기(전체 모델)의 3가지 제어 시스템의 특성방정식에 Routh-Hurwitz 판별법을 적용하여 안정도 분석을 통해 폐루프 시스템이 안정하기 위한 조건을 찾고 모의실험을 진행하여 검증한다. 또한 이득에 따른 과도 성능을 확인하기 위해 근궤적을 이용하여 이득에 따른 폐루프 시스템의 극점의 변화를 확인한다.
다양한 외란의 존재에도 시스템의 강인한 제어 성능을 유지하기 위한 방법 중 PI (Proportional Integral) 관측기 기반 제어기는 많이 사용되고 있는 기법 중 하나이다. PI 관측기의 파라미터 불확실성과 외란의 영향의 보상과 공칭 성능 회복에 대한 연구는 많이 이루어져있다. 하지만 PI 관측기가 시스템과 공칭 모델의 차수의 차이를 보상할 수 있는지에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다.
본 논문은 직류 전동기의 제어를 위해 설계한 PI 관측기 기반 제어기의 공칭 모델이 실제 시스템과 시스템 차수에 차이가 존재할 때 폐루프 시스템이 이득에 따라 안정도를 유지하는 문제를 다룬다. 이를 위해 안정한 시스템의 빠른 극점이 느린 극점보다 5배 이상 빠른 경우 빠른 변수의 동특성을 무시한 축소 모델을 이용하여 백스테핑 제어기와 축소차수 PI 관측기를 설계한다. 그리고 ① PI 관측기(축소 모델) 기반 제어기(축소 모델), ② PI 관측기(전체 모델) 기반 제어기(축소 모델), ③ PI 관측기(축소모델) 기반 제어기(전체 모델)의 3가지 제어 시스템의 특성방정식에 Routh-Hurwitz 판별법을 적용하여 안정도 분석을 통해 폐루프 시스템이 안정하기 위한 조건을 찾고 모의실험을 진행하여 검증한다. 또한 이득에 따른 과도 성능을 확인하기 위해 근궤적을 이용하여 이득에 따른 폐루프 시스템의 극점의 변화를 확인한다.
목차
목 차그림목차 iii표 목차 iv국문초록 v제 1 장 서론 1제 2 장 PI 관측기 기반 제어기 32.1 시스템 모델 32.2 백스테핑 제어기 설계 52.2.1 전체 모델 기반 백스테핑 제어기 52.2.2 축소 모델 기반 백스테핑 제어기 72.2.3 축소 모델 기반 제어기의 안정도 82.3 축소차수 PI 관측기 설계 102.3.1 전체 모델 기반 PI 관측기 102.3.2 축소 모델 기반 PI 관측기 11제 3 장 PI 관측기 기반 제어 시스템의 안정도 분석 133.1 BSC (축소 모델) + ROPIO (축소 모델) 133.2 BSC (축소 모델) + ROPIO (전체 모델) 183.3 BSC (전체 모델) + ROPIO (축소 모델) 21제 4 장 전동기 제어 실험 244.1 BSC (축소 모델) + ROPIO (축소 모델) 254.1.1 모의실험 1 : 관측기 이득 변화 264.1.2 모의실험 2 : 제어기 이득 변화 264.1.3 관측기 이득에 대한 근궤적 274.2 BSC (축소 모델) + ROPIO (시스템) 324.2.1 모의실험 1 : 관측기 이득 변화 324.2.2 모의실험 2 : 제어기 이득 변화 334.2.3 관측기 이득에 대한 근궤적 344.3 BSC (시스템) + ROPIO (축소 모델) 384.3.1 모의실험 1 : 관측기 이득 변화 384.3.2 모의실험 2 : 제어기 이득 변화 394.3.3 관측기 이득에 대한 근궤적 40제 5 장 결론 45참고문헌 46Abstract 48
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