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쿼드콥터를 위한 단순구조 퍼지논리제어시스템 설계
Design of Simple-structured Fuzzy Logic Systems for Quad-Copter 원문보기

한국지능시스템학회 논문지 = Journal of Korean institute of intelligent systems, v.25 no.6, 2015년, pp.600 - 606  

유현호 (대구대학교 전자전기공학부) ,  최병재 (대구대학교 전자전기공학부)

초록
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드론의 응용 분야가 확대되면서 쿼드콥터 시스템에 대한 연구가 널리 진행되고 있다. 쿼드콥터 시스템은 4개의 프로펠러를 가지고 수직상승, 상하, 좌우로 자유로이 이동할 수 있는 비행체로, 비선형 시스템의 대표적인 사례이다. 본 논문에서는 복잡한 비선형 시스템인 쿼드콥터의 제어를 위하여 기존의 2-입력 퍼지논리제어기를 설계하고 그 성능을 확인한다. 여기서 2-입력 퍼지논리제어기를 위한 제어 규칙표의 분석을 통하여 이들 제어 규칙표가 스큐대칭의 특징을 나타내고 있음을 확인한다. 또한 이들 제어규칙표에서 제어기의 출력은 제로 밴드에서 멀어질수록 강해진다는 특징도 확인한다. 이러한 특징으로부터 단일 입력을 가지는 단순구조 퍼지논리제어기를 설계하는 과정을 제시한다. 이들 두 경우의 제어 시스템이 나타내는 성능을 시뮬레이션을 통하여 확인한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Applications of the drone have been enlarged and study on the quad-copter system has been widely progressed. Quad-copter system is raised vertically with four propellers, and it is free to move side to side, and upper and lower. It is also a typical example of non-linear systems. In this paper, we d...

주제어

#쿼드콥터   #위치 제어   #호버링 제어   #퍼지논리제어시스템   #단순구조 퍼지논리제어시스템  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 복잡한 비선형 시스템의 안정적인 제어를 위한 알고리즘으로 지능형 제어 알고리즘의 하나인 퍼지논리제어기 기반의 시스템을 설계할 수 있다. 본 논문에서는 쿼드콥터의 제어를 위하여 퍼지논리 기반의 제어기 설계를 제안한다. 먼저 쿼드콥터의 비선형 모델을 해석하고, 이를 기반으로 쿼드콥터 시스템의 제어를 위한 퍼지논리제어기를 설계한다.
  • 쿼드콥터의 응용분야가 급속도로 확산되면서 관련 분야의 연구, 개발 또한 폭넓게 진행되고 있다. 본 논문에서는 쿼드콥터의 핵심 제어 요소인 위치 정확성과 호버링 안정성을 위하여 비선형 시스템의 제어에 널리 활용되고 있는 퍼지논리제어기 설계를 제안하였다. 먼저 제어대상 시스템인 쿼드콥터의 동적 모델링을 제시하였으며, 이를 기반으로 기존의 2-입력 퍼지논리제어기를 설계하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
롤이란? 쿼드콥터는 기본적으로 세 개의 회전 축을 가진다. 기체의 앞(진행 방향)과 나란하며 기체의 무게중심을 지나는 기체의 회전을 롤(roll)이라 하고, 이 축과 수직한 축에 대한 기체의 회전을 피치(pitch)라고 한다. 그리고 기체를 세로로 관통하는 축에 대한 기체의 회전을 요(yaw)라고 한다.
쿼드콥터는 최근 어떤 용도로 이용되는가? 쿼드콥터는 드론이라는 이름으로 널리 알려진 무인 항공기로 초기에는 군사용으로 활용되었다. 그러나 최근에는 미국의 오픈마켓 등에서 택배서비스로도 활용되었으며, 항공 촬영 등의 용도로도 널리 이용되고 있다. 이러한 사용성 증대는 쿼드콥터에 대한 연구개발 활성화로 이어지고 있다.
쿼드콥터 시스템이란? 드론의 응용 분야가 확대되면서 쿼드콥터 시스템에 대한 연구가 널리 진행되고 있다. 쿼드콥터 시스템은 4개의 프로펠러를 가지고 수직상승, 상하, 좌우로 자유로이 이동할 수 있는 비행체로, 비선형 시스템의 대표적인 사례이다. 본 논문에서는 복잡한 비선형 시스템인 쿼드콥터의 제어를 위하여 기존의 2-입력 퍼지논리제어기를 설계하고 그 성능을 확인한다.
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참고문헌 (10)

  1. B.-J. Choi, S.-W. Kwak and B.-K. Kim, "Design and Stability Analysis of Single-Input Fuzzy Logic Controller", IEEE Trans. on Systems, Man, and Cybernetic, Vol.30, No.2, 2000 

  2. F. Fakurian, "Fuzzy Controller Design For Quadrotor Uavs Using Minimal Control Input", Indian J. Sci. Res., Vol.1, No.2, 157-164, 2014 

  3. A. Bousbaine "Modelling and Simulation of A Quad-Rotor Helicopter", Power Electronics, Machines and Drives (PEMD 2012), 6th IET International Conference. 

  4. G.-W. Yang, "Quad-rotor drone dynamics modeling", Available: http://blog.daum.net/pg365/64 2011, [Accessed: Febrary 20, 2015] 

  5. G.-W. Yang, "Quad-rotor drone Control and Simaulation", Available: http://blog.daum.net/pg365/65, 2011, [Accessed: Febrary 20, 2015] 

  6. G.-W. Yang, "Robot dynamics", Available: Http://blog.daum.net/pg365/102, 2011, [Accessed: Febrary 20, 2015] 

  7. G.-W. Yang, "Robot dynamics: Newton-Euler Method", Available: http://blog.daum.net/pg365/105, 2011, [Accessed: Febrary 20, 2015] 

  8. C.-C. Lee, "Fuzzy Logic in Control Systems: Fuzzy Logic Controller-Part I & II", IEEE Trans. On System, Man and Cybernetics, Vol.20, No.2, 1990 

  9. S.-F. Kwak and B.-J. Choi, "Design of Fuzzy Logic Control System for Segway Type Mobile Robots", Int. J. of Fuzzy Logic and Intelligent Systems, Vol.15, No.2, 2015 

  10. S.-Y. Kang, J.-W. Chae, and T.-S. Jin, "Performance Enhancement of the Attitude Estimation using Small Quadrotor by Vision-based Marker Tracking", Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems, Vol.25, No.5, 2015 

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