선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 한편, 비선형 제어에서는 비선형 요소들을 갖는 제어구조 설계 문제가 핵심적인 오픈 이슈로 남아있으며, 아직까지 이론에 근거한 체계적인 설계 방법이 제시되지 못하였다. 본 논문에서는 2휠 구동 모바일 로봇에 대한 설계 예제 로서 두 가지 제어구조를 제시하였다. 특히 로봇이 고기동하는 주행 조건에 대한 물리적 특성을 고려하여 상태행렬을 적용했을 때 선회주행 안정성이 크게 개선됨을 보였다.
- SDRE 비선형 제어 이론을 응용한 기존 연구 결과들을 살펴보면 LQR과 SDRE 사이의 단순한 비교실험[10,11]이나 전역 점근적 안정성 확보를 위해 제한적인 상태행렬을 가진 시스템에 국한되고 있으며[13], 아직까지 SDRE 제어기 설계에서 핵심적인 내용에 해당하는 행렬에 대한 체계적인 설계 방법 또는 절차가 제시되지 않고 있다. 본 논문에서는 다변수 비선형 시스템인 역진자 형태의 이륜 모바일 로봇에 대하여 SDRE 제어기를 설계하고, 로봇 주행 시에 나타나는 동역학적 특성을 상태행렬 선정에 고려한 설계 예제를 제시하고자 한다.
- 본 논문에서는 모바일 로봇에 대하여 비선형 최적제어기를 설계 하였으며 선형제어와의 비교 시뮬레이션을 통해 유용성을 밝혔다. 결론적으로 제안된 제어 방법은 비선형 동역학 항의 크기가 증가하는 고기동 상황에서 선형제어에 비해 우수한 성능을 보이며 로봇 양 바퀴에 대한 최대토크를 완화시킨다.
- 그러나 이륜 모바일 플랫폼을 채택한 서비스 로봇을 이용하여 다양한 작업 기능을 구현하고 비선형적 특성이 강하게 나타나는 동작 구간에서도 원활한 성능을 달성하기 위해서는 비선형제어 기법을 적용할 필요가 있다. 여기서 밸런싱 로봇에 비선형 제어기를 도입하는 목적은 로봇에 고기동 제어 성능을 부여함으로써 특히 로봇에 사람이 탑승하는 경우에 급정지, 급출발, 그리고 급회전과 같은 안정성 측면에서 불리한 상황에 대처하는 능력을 확보하는 데 있다.
가설 설정
- SDRE 제어에서는 비선형 최적 레귤레이션(regulation) 문제를 다루며 시스템의 모든 상태가 관측 가능하고 (입력값에 대하여 아파인이라고 가정한다.기존의 연구에 의하면 우선 피드백 시스템은 다변수 입력 시스템에 대하여 지역 점근적으로(locally asymptotically) 안정하고 최적이며, 단일 입력에 대해서는 최적이라는 사실이 증명되었다[16,17].
- 일반 작용력과 일반 관성력은 Fi, Fi*로 표기하고, i=1은 직진방향, i=2는 피치(pitch) 방향, 그리고 i=3은 요(yaw)방향을 나타낸다. 그리고 전방 이동 축에 대한 회전, 즉 롤(roll) 운동은 없다고 가정한다. 결과적으로 Kane 방법에 의거하여 이륜 밸런싱 로봇의 운동 방정식을 유도하면 다음 (1)식과 같이 3자유도 비선형 미분 방정식의 형태가 된다.
- 이 때 시뮬레이션에 사용된 이륜 밸런싱 로봇의 파라미터 값들은 표 2와 같으며 이것은 사람이 탑승할 수 있는 로봇에 해당한다. 양 바퀴는 최대 토크가 0.35 Nm인 모터에 기어비가 20:1인 감속기와 연결된 것으로 가정하며 최대 구동 토크를 세그웨이 경우와 같이 6.5 Nm로 제한한다. 표1에 나타난 다른 파라미터에 대한 값들은 표2와 같다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.