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문제 정의
- 그러므로 본 논문에서는 비선형 환경에서의 PID 제어기의 성능을 개선하기 위해 일반적으로 많이 사용되고 있는 상용 PID제어기에 퍼지 보상기를 소프트웨어적으로 구현하여 부착하는 방안을 제안한다. 마지막으로 제어기의 성능 검증을 위해 이동 로봇의 군집제어를컴퓨터 시뮬레이션으로 구현하며 실험 결과를 비교하여 PID제어기 보다 본 논문에서 제안한 제어기의 성능이 우수함을 보인다.
- 따라서 본 논문에서는 선도-추종자 접근법의 관점에서 이동 로봇의 군집 제어를 위한 퍼지 보상 PID 제어기를 제안한다. 이것은 두 단계의 계층적 제어 구조를 가지고 있다.
- 본 논문에서는 제안한 군집제어기의 성능 검증을 위해 모의 실험을 하였다. 제안된 제어 시스템의 성능을 비교하기 위해 PID제어기만을 적용한 제어기와 퍼지 보상기를 적용한 제어기를 각각 구성하여 평가를 하였다.
- 본 절에서는 군집 제어기의 정밀한 제어 성능을 보장 하기 위하여 추종 로봇의 동역학적 특성을 포함하는 제어기를 설계한다. 그림 3은 동역학 제어기가 포함된 전체 제어기의 블록선도이다.
- 이 연구에서는 이동 로봇의 군집제어를 위해 퍼지 보상된 PID 제어기가 제안되었다. 제어 시스템은 선도 추종 로봇 접근법에 기반한 기구학 제어기와 이동 로봇의 동역학적인 효과를 다루기 위한 동역학 제어기로 구성되었다.
- 하지만 PID 제어기는 선형 시스템에서는 좋은 성능을 보이지만 비선형 시스템에서는 정밀한 성능을 보장하기 어려우며 실제 실험 환경에서 최적의 PID 이득 값을 선정하는 것은 쉽지 않은 일이다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 퍼지 보상기를 적용한 PID 제어기를 제안한다. 퍼지 보상 기의 역할은 제어 오차(ec)를 매우 빠르고, 작게 감소 시켜 PID제어기의 입력 지령 값을 조절하는 것이다.
가설 설정
- 본 논문에서는 로봇에 가해지는 외부의 힘은 없으며 로봇이 평평한 바닥에서만 이동하고 바퀴의 미끄러짐이 없는 상태인 경우를 가정하였다. 이때 식(3)은 식(4) 와 같이 축약할 수 있다.
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