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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

한지석 (서울대학교, 서울대학교 대학원)

지도교수
조동일
발행연도
2021
저작권
서울대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (4)

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본 논문은 산업용 서보 시스템에서 외란 및 제어 입력 포화에 강인한 위치 제어 방법을 개발하였다. 본 연구는 중소벤처기업부 월드 클래스 (WC300) 사업의 “스마트머신/협업로봇 유연대응을 위한 로봇모션 제어 솔루션(S2563339)” 과제의 일환으로 수행하였으며, 과제 보고서 내용을 상당 부분 인용하고 있다. 기존 개발된 이산 시간 슬라이딩 모드 제어 방법(Sliding mode control with Decoupled disturbance compensator, 이하 SD)은 충분히 느린 매칭된 외란에 대해 분리 법칙(separation principle)을 만족하며, 슬라이딩 모드 다이내믹스와 외란 추정 오차 다이내믹스의 안정성을 보장한다. 그리고 이산 시간 SD 방법은 서보 시스템에서 외란에 강인하고 뛰어난 위치 제어 성능을 보였다. 하지만 가감속이 큰 레퍼런스 명령이 인가될 경우 제어 입력 포화 현상이 발생할 수 있다. 이산 시간 SD 방법 적용시 제어 입력 포화가 발생하면 분리 법칙을 만족하지 않으며, 시스템에 과도한 진동, 기구적인 손상을 줄 수 있다. 이에 본 논문에서는 보조 상태 변수(auxiliary state)를 이산 시간 SD 방법과 통합하여, 외란 및 제어 입력 포화에서도 강인한 새로운 이산 시간 제어 방법(Sliding mode control with Decoupled disturbance compensator and Auxiliary state, 이하 SDA)을 개발하였다. 이산 시간 SDA 방법은 제어 입력 포화에도 분리 법칙을 만족하며, 절환 함수 및 외란 추정 오차의 안정도를 제공한다. 그리고 제어 입력 포화 후, 에러 상태 변수가 등속 혹은 정지 명령 구간에서 안정화된다. 그리고 제어 입력 포화 발생 시 부하가 목표 위치 부근에서 진동적인 응답이 나타나지 않으면서 빠른 수렴이 가능하도록 하는 튜닝 방법론을 제시한다. 외란 및 제어 입력 포화가 있는 산업용 볼스크류 및 리니어 모터에서 제안하는 방법의 우수한 제어 성능을 보인다.

목차

제 1 장 서 론 1
1.1. 본 연구의 배경 1
1.2. 본 연구의 의의 8
1.3. 본 연구의 구성 10
제 2 장 외란 및 제어 입력 포화가 있는 산업용 서보 시스템에서 보조 상태 변수를 이용한 이산 시간 슬라이딩 모드 제어 방법 11
2.1. 서보 시스템 모델링 및 이산 시간 SD 방법[45] 11
2.2. 제어 입력 포화 상황에서 이산 시간 SD 방법[56] 17
2.3. 제어 입력 포화 상황에서 이산 시간 SDA 방법[57] 19
2.3.1. 이산 시간 SDA 방법 19
2.3.2. 이산 시간 SDA 방법의 분리 법칙과 절환 함수 및 외란 추정 오차의 안정도 분석 23
2.3.3. 이산 시간 SDA 방법의 에러 상태 변수의 안정도 분석 28
2.4. 실험 결과 35
제 3 장 산업용 서보 시스템에서 이산 시간 SDA 제어 방법의 튜닝 방법 43
3.1. 제어 입력 미포화시 이산 시간 SDA 방법 제어 파라미터 튜닝 방법론[58] 43
3.2. 제어 입력 포화시 이산 시간 SDA 방법 제어 파라미터 튜닝 방법론[59] 50
3.2.1. 개요 50
3.2.2. 시뮬레이션 예시 52
3.2.3. 분리된 (Decoupled) 에러 다이내믹스 분석 55
3.2.4. 위상 그림(Phase portrait) 기반 분리된 에러 다이내믹스 설계 및 보조 상태 변수 게인 튜닝 알고리즘 57
3.2.5. 실험 결과 66
제 4 장 결 론 69

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