KR0179047B1 - Variable Structure Control - Google Patents

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KR0179047B1
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이종수
엘지산전주식회사
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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Abstract

본 발명은 계통의 원점 수렴 상태가 슬라이딩 평면에 도달하는 기간을 제거하기에 적당하도록 한 가변 구조 제어장치에 관한 것으로, 종래에는 계통의 상태가 평면까지 도달하는 기간이 있으므로써 그 기간 동안 원점 수렴이 불안정하게 이루어졌으나, 본 발명에서는 제4도 I와 같은 초기 위치에서부터 슬라이딩 평면으로 설정된 X1축을 따라 도달기간 없이 슬라이딩 모션을 일으키며 안정하게 원점으로 수렴하도록 하여 상기 결점을 개선시킬 수 있는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable structure control device suitable for eliminating a period in which the origin convergence state of a system reaches a sliding plane. Although unstable, in the present invention, the above-described defects can be improved by causing the sliding motion to stably converge to the origin without reaching the time along the X 1 axis set as the sliding plane from the initial position as shown in FIG.

Description

가변 구조 제어장치Variable Structure Control

제1도는 종래 스위칭 논리를 이용한 가변 구조 제어를 나타낸 블록선도.1 is a block diagram showing a variable structure control using a conventional switching logic.

제2도는 제1도에 따른 계통의 원점 수렴 상태를 나타낸 그래프.2 is a graph showing the origin convergence state of the system according to FIG.

제3도는 본 발명 스위칭 논리를 이용한 가변 구조 제어를 나타낸 블록선도.3 is a block diagram showing a variable structure control using the switching logic of the present invention.

제4도는 제3도에 따른 계통의 원점 수렴 상태를 타나낸 그래프.4 is a graph showing the origin convergence state of the system according to FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

20, 21, 24 : 가산기 22 : 시스템20, 21, 24: Adder 22: System

23 : 스위칭논리부 25 : 제어부23: switching logic unit 25: control unit

본 발명은 가변 구조 제어에 관한것으로 특히, 계통(System)의 원점 수렴 상태가 슬라이딩(Sliding)평면에 도달하는 기간을 제거하기에 적당하도록 한 가변 구조 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable structure control, and more particularly, to a variable structure control device adapted to eliminate a period in which the origin convergence state of a system reaches a sliding plane.

종래 기술은 제1도와 같이 신호(Ueq, Un)를 받아 가산하는 가산기(1)와, 상기 가산기(1)의 신호(Y)를 받아 신호(X)를 발생하는 X=AX+BU 시스템(2)과, 상기 X=AX+BU 시스템(2)의 신호(X)를 받아 가산기(1)에 신호(Ueq)를 인가하는(CB)-1CA(4)와, 상기 X=AX+BU 시스템(2)의 신호(X)를 받아 신호(σ)를 발생하는 C(3)와, 상기 C(3)의 신호(σ)를 받아 신호(Sgn(σ))를 발생하는 sgn(·)(5)와, 상기 sgn(·)(5)의 신호(sgn(σ))를 받아 신호(Ω sgn(σ))를 가산기(1)에 인가하는 Ω(6)로 구성된다.In the prior art, an adder 1 for receiving and adding signals Ueq and Un as shown in FIG. 1, and an X = AX + BU system 2 for receiving a signal Y of the adder 1 and generating a signal X 2. ), (CB) -1 CA (4) which receives the signal X of the X = AX + BU system 2 and applies the signal Ueq to the adder 1, and the X = AX + BU system C (3) which receives the signal X of (2) and generates the signal (σ), and sgn (·) (which receives the signal (σ) of the C (3) and generates the signal Sgn (σ) ( 5) and? (6) which receives the signal sgn (?) Of the sgn (?) 5 and applies a signal? Sgn (?) To the adder 1.

단, 상기 A및 B는 스위칭 행렬이며 C는 시간에 따라 불변하는 스위칭 표면 행렬이며 X는 시스템 상태 벡터이고, X는 1차 도함수, Sgn(·)는 시그넘 펑션(Signum Function)이며 Ω는 제어 이득을 의미한다.Where A and B are switching matrices, C is a switching surface matrix that is invariant with time, X is a system state vector, X is a first derivative, Sgn (·) is a signum function, and Ω is the control gain. Means.

이와 같이 구성된 종래 기술을 보면, X및 U는 각 계통의 상태 및 입력으로써 슬라이딩 평면을 스위칭표면 행렬로 보면,In the prior art configured as described above, X and U are the state and input of each system.

단, R은 실수를 의미하며 1과 n은 행과 열을 각각 의미한다.Where R means real and 1 and n mean rows and columns respectively.

그리고, 실제 계통에 가해지는 제어입력 U=Ueq+Un이고, 등가 제어입력 Ueq=(CB)-1CAX이며 불연속 제어입력 Un은 스위칭로직(Switching Logic)에 따라 Ωsgn(σ)로 이루어진다.The control input U = Ueq + Un applied to the actual system, the equivalent control input Ueq = (CB) -1 CAX, and the discontinuous control input Un consist of Ωsgn (σ) according to the switching logic.

따라서, 이와 같은 제어입력 U 및 Ueq 그리고 Un 이 계통에 가해질 경우 결국, 계통의 상태는 제2도 F와 같이 안정하게 원점으로 수렴한다.Therefore, when such control inputs U, Ueq and Un are applied to the system, the state of the system eventually converges to the origin stably as shown in FIG.

단, 상기 sgn(·)은However, the sgn (·) is

· 0 일 경우 1값을 갖으며0 means 1

· 0 일 경우 -1값을 갖는다.If it is 0, it has a value of -1.

그러나, 이와 같은 종래의 기술에 있어서는 계통의 상태가 제2도 H와 같은 상태 초기치에서 평면까지 도달하는데 제2도 G와 같이 도달기간이 존재하므로써 그 기간동안은 계통의 원점 수렴 상태가 외부교란 및 파라미터 변동등에 민감하므로 계통의 원점 수렴 안정도는 저하한다.However, in this conventional technique, the state of the system reaches from the initial state of the state, such as FIG. 2H, to the plane, and since the arrival period exists, as in FIG. It is sensitive to parameter fluctuations, and so the origin convergence stability of the system is lowered.

본 발명은 이와 같은 종래의 결점을 감안하여 안출한 것으로, 계통의 초기 상태가 놓여있는 위치 축을 슬라이딩 평면으로 설정하므로써 도달기간을 제거하므로 원점 수렴을 안정하게 할 수 있는 가변 구조 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and provides a variable structure control device that can stabilize the origin convergence by eliminating the arrival period by setting the position axis in which the initial state of the system is placed as a sliding plane. There is a purpose.

이하에서 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention for achieving such an object will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제3도는 본 발명의 블록선도로, 기준 입력 신호(γ)를 받아 출력신호(φ)를 발생하여 계통의 상태가 슬라이딩 평면으로 원점 수렴하도록 하는 가산기(20,21), 시스템 파라미터(al,a2,b), 미분기(S), 적분기(1/S2)로 된 시스템(22)과, 상기 시스템(22)에 접속되어 원점 수렴 상태가 슬라이딩 평면에 도달하는 기간없이 안정한 원점 수렴이 이루어 지도록하는 스위칭 논리부(23), 스위칭이득(ψ1,ψ2), 가산기(24)로 된 제어부(25)로 구성된다3 is a block diagram of the present invention, which includes an adder 20 and 21 and a system parameter al and a2 that receive a reference input signal γ and generate an output signal φ so that the state of the system converges to the origin in the sliding plane. b), a system 22 consisting of a differentiator S, an integrator 1 / S2, and a switching connected to the system 22 so as to achieve stable origin convergence without a period of origin convergence reaching the sliding plane. And a control unit 25 comprising a logic unit 23, switching gains ψ 1 , ψ 2 , and an adder 24.

단, 상기 스위칭 논리부(23)는 스위칭함수(σ)두개 및 스위치(SW1,SW2)로 이루어 진다.However, the switching logic unit 23 is composed of two switching functions (σ) and switches SW1 and SW2.

이와 같이 구성된 본 발명을 보면, 시스템(22)의 제어대상 계통은 오차신호(X1)=오차 신호의 1차 도함수(속도값)(X2)X2=-a1X1- a2X2+bu(제어부(25)내 가산기(24)의 출력)여기서, X1은 계통의 위치이며 X2는 계통의 속도이고, u는 계통의 제어입력이다.According to the present invention configured as described above, the control target system of the system 22 has an error signal (X 1 ) = a first derivative (speed value) of the error signal (X 2 ) X 2 = -a 1 X 1 -a 2 X 2 + bu (output of the adder 24 in the control unit 25) where X 1 is the position of the system, X 2 is the speed of the system, and u is the control input of the system.

따라서, 계통의 도달기간을 제거할 수 있는 슬라이딩 평면,Thus, the sliding plane can eliminate the reach of the system,

상기 σ=X2=0와 같이 제안된 슬라이딩 평면에 U=ψ1X1-ψ2X2의 제어 입력이 계통에 가해지면 제4도 I와 같은 초기 위치 X1(0)로 부터 제4도 J와 같은 구간에서 슬라이딩 모션을 일으키며 X1위치축을 따라 안정하게 원점으로 수렴한다.When the control input of U = ψ 1 X 1 -ψ 2 X 2 is applied to the system to the proposed sliding plane as σ = X 2 = 0, the fourth position is changed from the initial position X 1 (0) as shown in FIG. Sliding motion occurs in the same section as in FIG. J and converges stably along the X 1 position axis to the origin.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 계통의 상태가 제4도 I와 같은 초기위치에서 부터 슬라이딩 평면으로 설정된 X1위치축을 따라 슬라이딩 모션을 일으키며 안정하게 원점으로 수렴하므로써 계통의 도달기간이 제거되므로 원점 수렴을 외란에 상관없이 항상 안정하게 실현할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention causes the sliding motion along the X 1 position axis set as the sliding plane from the initial position as shown in FIG. Regardless of disturbance, there is always an effect that can be realized stably.

Claims (2)

기준 입력 신호(γ)를 받아 출력신호(φ)를 발생하여 계통의 상태가 슬라이딩 평면으로 원점 수렴하도록 하는 가산기, 시스템 파라미터(a1,a2,b), 미분기(S), 적분기(1/S2)를 구비한 시스템과, 상기 시스템에 접속되어 원점 수렴 상태가 슬라이딩 평면에 도달하는 기간없이 안정한 원점 수렴이 이루어지도록 하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 가변 구조 제어장치.An adder that receives the reference input signal γ and generates an output signal φ so that the state of the system converges to the origin in the sliding plane, system parameters (a1, a2, b), differentiator (S), integrator (1 / S2) And a control unit connected to the system so as to achieve stable origin convergence without a period in which the origin convergence state reaches the sliding plane. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 복수개의 스위칭 함수(σ) 및 복수개의 스위치(SW1, SW2)로 구성되는 스위칭 논리부와, 상기 스위칭 논리부에서 산출되는 스위칭 이득(φ1, φ2)과, 상기 스위칭 논리부의 출력신호와 스위칭 이득값(φ1, φ2)에 의해 제어값을 산출하는 가산기로 구성됨을 특징으로 하는 가변 구조 제어장치.The switching logic unit of claim 1, wherein the control unit comprises: a switching logic unit comprising a plurality of switching functions? And a plurality of switches SW1 and SW2, switching gains? 1 and? 2 calculated by the switching logic unit; And an adder for calculating a control value based on the output signal of the switching logic unit and the switching gain values φ1 and φ2.
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