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회전형 도립진자를 이용한 PID 제어기와 상태궤환 제어기의 선형제어 실험
The Experiment on PID Controller and State Feedback Controller using Rotational Inverted Pendulum 원문보기

대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회, 2011 July 20, 2011년, pp.35 - 36  

장현석 (Dong-a University) ,  이권순 (Dong-a University)

초록
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본 논문은 불안정한 비선형시스템의 대표적인 플랜트인 도립진자를 이용하여, 비선형시스템의 선형화된 모델링에서 PID제어기와 상태궤환제어기의 제어역할을 연구한다. 우선 선형화시스템에서의 제어기를 구성한 후 회전형 도립진자를 모델링한다. 회전형 도립진자의 모델링은 실린더의 관성모멘트와 진자의 회전중심에 대한 모멘트의 관계를 토크를 기준으로 비선형 동적방정식 형태로 정리한다. 정리된 방정식을 선형화하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 PID제어기와 상태궤환제어기의 제어특징과 성능을 비교 및 연구한다. 테스트용 회전형 도립진자를 이용하여 위에서 구성된 제어기로 제어가능한지 실험한다. 테스트용 회전형도립진자는 RealSYS사의 리얼시스 DSP Inverted Pendulum 2005년 생산품으로 실험한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그래서 이 회전형 도립진자시스템을 연구하기 위한 기초적인 단계로 PID제어기와 상태궤환제어기의 선형제어를 연구한다.
  • 본 논문은 비선형적인 회전형 도립진자시스템을 선형화하여 PID제어기와 상태궤환제어기를 이용한 선형제어의 성능들을 비교하여 비선형시스템의 기본적인 선형화 제어를 연구한다. 이에 비선형시스템의 선형화와 더불어 선형제어기의 구조와 원리를 이해하며, 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 제어특성을 연구하고 실제 회전형 도립진자에 적용하여 본다.
  • 고전제어에서 현대제어로 발전되면서 불안정한 비선형적인 시스템을 다루어야 하는 경우가 많다. 해석이 용이하고, 물리적인 현상을 시각적으로 이해하기 쉬운 비선형시스템을 연구 해봄으로써 제어공학의 이해와 발전에 접근할 수 있다. 대표적인 불안정한 비선형시스템으로 도립진자 시스템이 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
불안정한 비선형시스템의 대표적인 예는? 해석이 용이하고, 물리적인 현상을 시각적으로 이해하기 쉬운 비선형시스템을 연구 해봄으로써 제어공학의 이해와 발전에 접근할 수 있다. 대표적인 불안정한 비선형시스템으로 도립진자 시스템이 있다.
선형제어의 기본적인 제어기 형태 두가지의 장단점은? 이 두가지는 선형제어의 기본적인 제어기 형태로 각각의 장단점이 있다. 보통 PID제어기는 하나 혹은 두가지 이상을 조합하여 설계하며 우수한 제어성능에 비해 구조가 간단하며 제어이득 조정이 다른 제어기 들에 비해 비교적 쉽다는 장점이 있다. 반면 궤환기법은 상태관측기까지 설계하여 외부잡음 등이 개입되지 않고 속도 및 위치를 추정가능하다.
회전형 도립진자시스템을 연구하기 위한 기초적인 단계는? 그래서 이 회전형 도립진자시스템을 연구하기 위한 기초적인 단계로 PID제어기와 상태궤환제어기의 선형제어를 연구한다.
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