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Genetic Programming 기반 플랜트/제어기 동시 최적화 방법
Genetic Programming Based Plant/Controller Simultaneous Optimization Methodology 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.65 no.12, 2016년, pp.2069 - 2074  

서기성 (Dept. of Electronics Engineering, Seokyeong University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a methodology based on evolutionary optimization for simultaneously optimizing design parameters of controller and components of plant. Genetic programming(GP) based bond graph model generation is adopted to open-ended search for the plant. Also GP is applied to represent the con...

주제어

#Plant/Controller simultaneous optimization   #Bond graph   #State equation   #Genetic programming  

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

문제 정의

  • 4절에서 임의의 플랜트/제어기에 대한 상태 방정식을 도출하였으므로, 이번 절에서는 GP 진화연산을 통해 플랜트와 제어기를 단일한 트리 표현으로 나타낼 수 있는지를 설명한다. 대상 예제로 제어기는 PID 방식을 선택하고, 플랜트는 임의로 구성된 본드 그래프 모델이라고 가정한다(그림 10).
  • 본 논문에서는 제어기와 플랜트의 동시 진화적 최적화를 위하여, GP 기반의 본드 그래프 생성기법을 통해 제한되지 않는 플랜트를 표현하고, 제어기까지 단일 GP 개체로 통합하여 처리할 수 있는 방법을 제안하였다. 그리고 플랜트와 제어기에 대한 통합한 상태 방정식 해석과정을 도출하고, 플랜트/제어기에 대한 동시 최적화 방법론을 제안하였다.
  • 본 연구에서는 이러한 제한 사항을 확장하여, 플랜트에 대해서 임의의 열린 구성요소의 조합이 가능하게 함을 목표로 한다. 한편, 본드 그래프를 이용한 복합 에너지 도메인에 적용할 수 있는 설계 방법과 GP(Genetic programming) 진화연산을 사용하여 본드 그래프 모델을 생성하는 연구가 본 연구자에 의해 진행되어왔다[3,4].
  • 본 연구에서는 플랜트에 대해서 열린 구조의 표현이 가능한 GP 진화연산을 적용하고, 플랜트/제어기를 하나의 GP 개체로 표현하여 통합최적화를 수행하는 기법을 제안한다.

가설 설정

  • 4절에서 임의의 플랜트/제어기에 대한 상태 방정식을 도출하였으므로, 이번 절에서는 GP 진화연산을 통해 플랜트와 제어기를 단일한 트리 표현으로 나타낼 수 있는지를 설명한다. 대상 예제로 제어기는 PID 방식을 선택하고, 플랜트는 임의로 구성된 본드 그래프 모델이라고 가정한다(그림 10). 여기서, PID 계수는 실수 최적화 문제이고, 플랜트는 구조와 계수가 복합된 최적화 문제이다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
플랜트는 무엇인가? 플랜트(Plant)는 제어시스템에서 제어하고자 하는 물리적 대상을 뜻하며, 전동기, 로봇, HDD, 냉난방 공조기, 온도 제어시스템, 자동차 현가장치, 그리고, 정유, 철강등의 대규모 설비시스템도 포함한다.
본드 그래프의 장점은 무엇인가? 본드 그래프(bond graph)는 모델링 도구로서 동적 시스템의모델링과 해석에 대한 일관된 접근법을 제공한다. 본드 그래프는모델링이 쉽고, 시스템의 특성을 명확히 나타낼수 있으며, 동적 시스템의 상태방정식을 쉽게 유도할 수 있는 장점이 있다[5].
플랜트와 제어기 설계를 동시 최적화 관점에서 접근하기 위해서 어떤 사항들이 필요한가? - 설계에 대한 모델링 및 분석 도구 - 플랜트와 제어기의 일관된 모델링 방법 - 제한되지 않은 구조의 표현 및 생성 - 플랜트와 제어기의 통합 해석법 - 열린 구조에 대한 최적화 기법
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참고문헌 (7)

  1. J. Park, H. Asada, "Concurrent design optimization of mechanical structure and control for high speed robots," ASME J Dynam Syst Meas Contr 1994; 116(3): 344-56. 

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  2. T. Ravichandran, D. Wang, G. Heppler, "Simultaneous plant-controller design optimization of a two-link planar manipulator," Mechatronics 16 (2006) 233-242 

    상세보기 crossref

  3. K. Seo, J. Hu, Z. Fan, E. D. Goodman, and R. C. Rosenberg, "Toward an Automated Design Method for Multi-Domain Dynamic Systems Using Bond Graphs and Genetic Programming," Mechatronics, Elsevier, Volume 13, Issues 8-9, pp. 851-885, 2003 

    상세보기 crossref

  4. K. Seo, "Bond Graph / Genetic Programming Based Automated Design Methodology for Multi-Energy Domain Dynamic Systems," Journal of Fuzzy Logic and Intelligent System, Vol. 16, No. 6, pp. 677-682, 2006 

  5. Karnopp DC, Rosenberg RC, Margolis DL. System dynamics, a unified approach. 3rd ed. John Wiley & Sons; 2000. 

  6. J. R. Koza, Genetic Programming: On the Programming of Computers by Means of Natural Selection, MIT Press, 1992 

  7. J. R. Koza, F. H. Bennet, D. Andre, M. A. Keane, F. Dunlap, Automate Synthesis of Analog Electrical Circuits by Means of Genetic Programming, IEEE Trans. on Evolutionary Computation, vol. 1, no. 2, pp. 109-128. 1997 

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