[논문]교량 탐사 로봇을 위한 Sliding Mode 제어를 기반으로 한 PID 제어기

이안용; 이승철; 오제근; 최영진; 양해원

교량 탐사 로봇을 위한 Sliding Mode 제어를 기반으로 한 PID 제어기
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이안용 (한양대학교 전자전기제어계측공학과) , 이승철 (한양대학교 전자전기제어계측공학과) , 오제근 (한양대학교 전자전기제어계측공학과) , 최영진 (한양대학교 전자전기제어계측공학과) , 양해원 (한양대학교 전자전기제어계측공학과)

This paper presents a robust controller in order to handle the guide rail vibrations of Bridge Inspection System. While a Bridge Inspection Robot moves on guide rails with vibration by weight occurs. Therefore, Guide rail as structure like cantilever beam appears vibration by weight of Bridge Inspection Robot. The Z axis of Bridge Inspection Robot operates with Scissors structure. Bridge Inspection Robot is used 'PID Controller based on Sliding Mode control' for position control with Z axis. At the result of, this paper is applied to simulation about position control regarding vibration to occur with Z axis.

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

문제 정의

이룰 해결하기 위하여 교량 탐사 로봇을 개발하게 되었다. 교량 탐사 로봇은 원격지에서 원격조정을 통하여 센서 모듈과 제어기를 통하여 정확한 위치와 속도로 동작하여 보다 안정된 교량 정보를 수집 하는 것을 목적으로 하고 있다. 이러한 로봇 시스템을 이용하여 교량 산업은 안전하게 교량의 정보룰 수집하여 유지 관리 할 수 있게 된다.

제안 방법

21리고 탐사 로봇 시스템은 이송 레일 위에 장착되어 진다. 넓은 교량 하부를 정밀 하게 조사하기 위하여 이송 례일 위를 동작 할 수 있게 제작 하였다.
본 논문에서는 시뮬레이터를 통해서 교량 탐사 로봇과 특장 차량의 이송 레일에서 발생하는 휘어짐에 대한 진동에 대해서 Sliding Mode 제어를 기반으로 한 PID제어기를 적용하였다. 제안된 제어기는 진동이 존재하는 이송 레일에서도 Z축에 관한 목표 위치에 대한 오차를 보상하여 보다 정밀한 위치 제어를 하였다.
된다. 이러한 점을 생각하여 본 논문에서는 실제 로봇에 적용하기 전에 모의실험을 통해서 Sliding Mode 제어를 기반으로 한 PID제어기를 설계하여 효율적으로 위치 제어를 하였다.
이룰 해결하기 위하여 교량 탐사 로봇을 개발하게 되었다. 교량 탐사 로봇은 원격지에서 원격조정을 통하여 센서 모듈과 제어기를 통하여 정확한 위치와 속도로 동작하여 보다 안정된 교량 정보를 수집 하는 것을 목적으로 하고 있다.
시간과 비용을 절감하였다. 이송 레일과 교량 탐사 로봇을 보다 실물과 같은 형태와 구조로 제작하여 OpenGL을 이용하여 실제 모델과 같은 형태와 형태로 GUI를 구축하였다.
한 PID제어기를 적용하였다. 제안된 제어기는 진동이 존재하는 이송 레일에서도 Z축에 관한 목표 위치에 대한 오차를 보상하여 보다 정밀한 위치 제어를 하였다.

대상 데이터

교량 탐사 로봇의 전체 시스템은 특장차, 이송 레일, 탐사 로봇을 구성 되어있다. <그림 1>에서와 같이 교량, 특장 차량, 이송 레일, 탐사 로봇을 볼 수 있다.
여기서, 제작된 시뮬레이터에 모의실험을 하기위해서 E= 30x106A/m2, Z= 2.4 x 10-6m4, p = 0.788kg/mt f = 490N, Ms = 0.5kg, I = 12m, ls= 0.713m 이다.

이론/모형

여기서 kp, Ti, Td는 비례, 적분, 미분 상수를 나타낸다. 제안 되어진 제어기의 안정선 분석을 판별하기 위해서 식 (12)와 같이 시스템의 오차 방정식을 기반으로 한 Positive Lyapunov 함수를 사용하였다.

성능/효과

이송 레일과 교량 탐사 로봇에 대한 시뮬레이터를 개발하여 실제 모델에 적용하는 시간과 비용을 절감하였다. 이송 레일과 교량 탐사 로봇을 보다 실물과 같은 형태와 구조로 제작하여 OpenGL을 이용하여 실제 모델과 같은 형태와 형태로 GUI를 구축하였다.

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