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제안 방법
- 시스템은 두 개의 DC 서보모터가 X축과 Y축으로의 카트의 운송을 담당하며, 모터는 전류제어 방식의 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 제어된다. 모터제어를 위한 수학적인 모델링은 아래와 같다.
- 제안된 시스템은 두 개의 독립된 PID제어기와 Fuzzy 추론 알고리즘을 갖고 있으며 이는 각각 Fuzzy 추론제어의 멤버쉽 함수층과 If-Then 툴을 가지는 층으로 구성되어 있으며, PID제어기와 Fuzzy Controller는 유기적으로 결합되어있다.
- Simulink를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 결과는 아래와 같다. 첫 번째 실험에서는 가상의 포인트 ‘0’에서 약 30cm 이동시에 발생하는 도립진자의 변위각(们 &) 이며, 두 번째 실험은 약 60cm에 해당하는 변위를 실행했을때의 진자의변위각, 세 번째 실험은 구형파 인가시의 도립진자의 변위각을 나타낸다. <표 1>은 시뮬레이션 시에 사용되었던 파라메타들에 대한 값이다.
- 그러므로 높은 비선형성의 불안정한 도립진자는 실시간 안정화와 추종제어의 과제로 도전되어져왔으며 본 논문에서도 X-Y 로봇상의 도립진자를 세우는 동시에 원하는 위치까지 넘어 지지 않도록 제어한다. 흔히 도립진자는 자유도가 하나인 도립진자로부터 자유도가 2개인 도립진자, 그리고 2축 제어 도립진자(Dual-Axis Inverted Pendulum)가 있으며 본 연구는 2축 제어 도립진자를 채택하였다 따라서 이를 모델링하고 제안된 제어기를 설계하여 시뮬레이션 함으로써 Nuro-Fuzzy 제어 알고리즘의 우수성을 검증한다.
대상 데이터
- X-Y 평면상을 움직이는 시스템을 구상하기 위하여 과 같은 로봇 시스템을 구성하였다.
데이터처리
- 위의 제안된 제어기를 바탕으로 Matlab. Simulink를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 결과는 아래와 같다. 첫 번째 실험에서는 가상의 포인트 ‘0’에서 약 30cm 이동시에 발생하는 도립진자의 변위각(们 &) 이며, 두 번째 실험은 약 60cm에 해당하는 변위를 실행했을때의 진자의변위각, 세 번째 실험은 구형파 인가시의 도립진자의 변위각을 나타낸다.
이론/모형
- 본 논문에서는 Fuzzy-PID 제어기법을 적용하고 시뮬레이션 하였다. 그 결과제어기는 매우 빠르고 우수한 성능을 보였으며 향후 이를 바탕으로 로봇의 하드웨어적 소프웨어적인 구현으로 실질적인 실험을 통한 성능 검증을 수행할 것이다.
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