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강인 제어 기법들 중 하나인 슬라이딩 모드 제어는 외란과 모델의 불확실성에 대해서 불변(invariance)하고 강건(robustness)한 성질을 가지는 장점이 있다. 반면에, 시스템의 상태가 슬라이딩 모드에 도달했을 때 제어신호가 시스템의 delays, 그리고 hysteresis와 같은 결점과 결합되어 고주파 형태의 동작인 ...

강인 제어 기법들 중 하나인 슬라이딩 모드 제어는 외란과 모델의 불확실성에 대해서 불변(invariance)하고 강건(robustness)한 성질을 가지는 장점이 있다. 반면에, 시스템의 상태가 슬라이딩 모드에 도달했을 때 제어신호가 시스템의 delays, 그리고 hysteresis와 같은 결점과 결합되어 고주파 형태의 동작인 떨림 현상(chattering)이 발생된다는 특징을 가지고 있다.
즉, 떨림 현상은 제어의 불연속적인 특성에 의한 영향이며, 제어 액츄에이터 손상의 원인이 되고, 예상치 못한 역학적 현상을 일으킬 수 있기 때문에 실제 세계의 애플리케이션에 부정적인 영향을 미치기 된다. 이러한 이유로, 슬라이딩 모드 제어가 일반적으로 매우 강인하고 구현하기 쉽다고 알려져 있지만 많은 사람들이 이러한 현상을 줄이기 위한 연구와 노력을 해왔다.
이 논문에서는 chattering을 극복하기 위해 시스템의 가속도 정보를 이용하는 슬라이딩 평면을 제안하고, chatter하는 신호를 적분기를 통과하도록 하여, low pass filter를 통과하는 것과 같은 역할을 하도록 하고 부드럽게 처리된 입력을 플랜트에 적용하는 Second Order Sliding Mode Control(SOSMC)를 그 방안으로 제안하였다.
또한, 부호함수를 사용하는 기존 SMC와 포화함수를 사용하는 기존의 SMC를 제안된 방안과 비교하고, chattering 감소 효과 및 제어 정밀도의 우수성을 검증하려 하였다.
제안된 방법의 효과에 대한 입증을 위해 DC모터 시스템에 이를 적용하여 실험적으로 결과를 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The Sliding Mode Control (SMC) is one of the robust control techniques which has invariabilities against parameter uncertainties and external disturbances. On the other hand, it has imperfections in the sliding mode such as delays and hysteresis will conspire to produce a high frequency motion known...

The Sliding Mode Control (SMC) is one of the robust control techniques which has invariabilities against parameter uncertainties and external disturbances. On the other hand, it has imperfections in the sliding mode such as delays and hysteresis will conspire to produce a high frequency motion known as chattering.
In other words, the chattering phenomenon is the effect of the discontinuous nature of control and has many negative effects in real world applications since it may damage the control actuator and stir up the undesirable unmodeled dynamics.
For this reason, sliding mode control is generally recognized as very robust and simple scheme to implement, but many people have done research and put efforts to reduce this phenomenon.
In this paper, we propose a Second Order Sliding Mode Control (SOSMC) using the new sliding surface with the acceleration information of the system to overcome the chattering, pass the signal through the integrator, which similarly acts as a low pass filter and apply the smoothly processed input to the plant.
In addition, we compared the conventional SMC using the sign function with the conventional SMC using the saturation function with the proposed scheme, tried to verify the chattering reduction effect and to demonstrate the superiority of the control precision.
In order to verify the effectiveness of the proposed method, the experiments were conducted by applying it to a DC motor system.

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