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슬라이딩 모드 제어기와 관측기를 이용한 제어기 설계 기술 동향 원문보기

제어·로봇·시스템학회지 = iCROS, v.22 no.2, 2016년, pp.34 - 41  

김인혁 (명지대학교 전기공학과) ,  손영익 (명지대학교 전기공학과)

초록
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슬라이딩 모드 기법을 실제 적용하는데 있어서 고려해야 할 중요한 문제 중 하나는 스위칭 동작에 의한 채터링 현상이다. 본 논문은 슬라이딩 모드 제어기 및 관측기의 게인을 줄임으로써 채터링을 완화하기 위한 방법으로 슬라이딩 모드 외란 관측기와 적분 제어를 포함하는 슬라이딩 모드 제어 기법에 대해 소개한다. 슬라이딩 모드 외란 관측기는 시스템 불확실성에 의해 발생하는 등가 외란의 상대적으로 느리게 변하는 부분을 추정하도록 설계한다. 슬라이딩 모드 관측기로 추정된 불확실성을 슬라이딩 모드 제어 입력에 결합함으로써 제안하는 관측기 기반 제어기는 상대적으로 낮은 게인을 사용하여 제어 목표를 달성할 수 있다. 본 논문에서 제안하는 제어기의 성능을 기존 방법과 비교하기 위해 DC 모터 전류 제어 모의실험을 수행한다. 모의실험 결과를 통해 제안하는 슬라이딩 모드 외란 관측기 기반 제어기는 낮은 게인으로 강인한 성능을 달성하고 전류 맥동을 줄일 수 있음을 확인할 수 있다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • II장에서는 본 논문에서 다루는 시스템을 소개한다. Ⅲ장부터 V장까지 적분 슬라이 딩모드 제어기, 슬라이딩 모드 외란 관측기, 관측기 기반 슬라이딩 모드제어기에 대해 알아본다. VI장은 성능 비교를 위한 모의실험이며 장은 결론이다.
  • 이는 불필요한 채 터링으로 인해 소음 및 진동을 유발할 수 있다. 다음장에서는 万의 크기를 줄이기 위해 슬라이딩 모드 외란 관측기를 설계하고 함께 결합하는 방법에 대해 살펴본다.
  • 본 논문에서는 슬라이딩 모드 제어기의 스위칭게인을 줄이기 위해 오프셋 외란을 대상으로 슬라이딩 모드 외란 관측기 를설 계하고 추정된 외란을 함께 사용하는 방법을 살펴보았다. 슬라이딩 모드 외란 관측기의 입력은 제어 입력 중 스위칭 함수 부분을 제외함으로써 관측기의 스위칭게 인을 줄일 수 있었다.
  • 본 논문에서는 아래의 1차 시스템(그림 1)을 대상으로 슬라이딩 모드 기법을 사용한 제어기 설계 방법에 대해서 술한다.
  • 본 논문은 슬라이 딩 모드 제어 기 와 슬라이딩 모드 외란 관측기를 함께 결합하는 방법에 대해 소개한다. 먼저, 정상 상태 제어 성능 개선을 위한 적분 슬라이딩 모드 제어기를 소개한다.
  • 본절에서는 슬라이딩 모드외란 관측기의 스위칭게인 盼의 크기 를 줄이기 위해 부분 입력을 적용하는 방법을 소개한다. 제어 입력 〃는관측기 설계에 사용하는 "。와사용하지 않는 Us 로 나누어 다음과 같이 표현될 수 있다.
  • 먼저, 정상 상태 제어 성능 개선을 위한 적분 슬라이딩 모드 제어기를 소개한다. 어 서 부분 제어 입력을 사용하는 슬라이딩 모드 외란 관측기의 설계 방법에 대해 알아본다. 두 방법을 결합한 제어 기법의 특징은 다음과 같이 정리할 수 있다.
  • 제어기 설계의 목표는 시스템 출력 孑가기준입력「에 도달하도록 제어 입력 설계하는 것으로 본 논문에서는 제어 오차를 e = y-r 로 정의하였으며 미분 가능한 기준 입력을 고려하였다.

가설 설정

  • 두 방법을 결합한 제어 기법의 특징은 다음과 같이 정리할 수 있다. (i) 단일적분 슬라이딩 모드 제어기에 비해 스위칭 입력의 게인을 작은 값으로 설계할 수 있다. (ii) 관측기 기반 제어기의 성능 향상을 위해 시스템 제어입력과 관측기 입력을 구분하고 관측기의 입력에는 스위칭 입력을 사용하지 않는다.
  • (i) 단일적분 슬라이딩 모드 제어기에 비해 스위칭 입력의 게인을 작은 값으로 설계할 수 있다. (ii) 관측기 기반 제어기의 성능 향상을 위해 시스템 제어입력과 관측기 입력을 구분하고 관측기의 입력에는 스위칭 입력을 사용하지 않는다. (ⅲ) 적분 슬라이딩 모드 기법의 적용을 통해 정상 상태 오차를 제거함으로써 제어 성능을 개선시 킨다.
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참고문헌 (25)

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