KR100902536B1 - Method For Adjustment Of Control Parameter In Feedback Controller - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 오차에 대한 함수로 표현되는 목적함수 값이 최소가 되도록 저역 통과 필터의 차단주파수 및 제어기의 제어 계수를 조절함에 있어, 다수의 실험에 의존하지 않고 자동으로 제어 계수를 결정할 수 있고, 발생하는 오버슈트를 감소시켜 제어기의 제어 성능을 향상시키는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a control coefficient adjusting method of a feedback controller, and more particularly, in adjusting the cutoff frequency of the low pass filter and the control coefficient of the controller to minimize the value of the objective function expressed as a function of error. The present invention relates to a control coefficient adjusting method of a feedback controller that can automatically determine a control coefficient without relying on experiments and to reduce the overshoot occurring to improve the control performance of the controller.

이를 위해,for teeth,

(a) 설계 변수 kp, kd, w로 구성된 설계 벡터를 초기화하는 단계;(a) initializing a design vector consisting of the design variables kp, kd, w;

(b) 목적함수를 정의하는 단계;(b) defining an objective function;

(c) 상기 설계 벡터의 구배 벡터를 계산하는 단계;(c) calculating a gradient vector of the design vector;

(d) 상기 구배 벡터를 이용하여 방향 벡터를 계산하는 단계;(d) calculating a direction vector using the gradient vector;

(e) 상기 방향 벡터를 이용하여 목적함수의 최적점을 계산하는 단계;(e) calculating an optimal point of an objective function using the direction vector;

(f) 상기 설계 벡터를 갱신하는 단계;및(f) updating the design vector; and

(g) 상기 (c) 단계부터 (f) 단계까지 반복하여 수행하는 단계;(g) repeating steps (c) to (f);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법을 제공한다.It provides a control coefficient adjustment method of the feedback controller, characterized in that configured to include.

피드백 제어기, PD 제어기, 자동 제어, 최적 설계, 저역 통과 필터, 오버슈트, 이득, 에러율, 목적함수, 가중함수, 위반함수, 최적점. Feedback controller, PD controller, automatic control, optimal design, low pass filter, overshoot, gain, error rate, objective function, weight function, violation function, optimal point.

Description

피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법 {Method For Adjustment Of Control Parameter In Feedback Controller}How to adjust control coefficient of feedback controller {Method For Adjustment Of Control Parameter In Feedback Controller}

본 발명은 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 오차에 대한 함수로 표현되는 목적함수 값이 최소가 되도록 저역 통과 필터의 차단주파수 및 제어기의 제어 계수를 조절함에 있어, 다수의 실험에 의존하지 않고 자동으로 제어 계수를 결정할 수 있고, 발생하는 오버슈트를 감소시켜 제어기의 제어 성능을 향상시키는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a control coefficient adjusting method of a feedback controller, and more particularly, in adjusting the cutoff frequency of the low pass filter and the control coefficient of the controller to minimize the value of the objective function expressed as a function of error. The present invention relates to a control coefficient adjusting method of a feedback controller that can automatically determine a control coefficient without relying on experiments and to reduce the overshoot occurring to improve the control performance of the controller.

도 1을 참조하여 일반적인 피드백 제어기의 하드웨어 구현예에 대하여 설명한다. A hardware implementation of a general feedback controller will be described with reference to FIG. 1.

제어 시스템으로서 로터리 모터를 이용한 XY 테이블을 사용하며, 마이크로프로세서로 구성되는 제어기는 DAQ보드에서는 모터 엔코더로부터 획득한 펄스 신호를 카운트하여 위치 신호로 변환하는 구적 카운트 기능을 갖고, 원하는 궤적과 비교하여 계산된 오차에 대해서 제어값을 출력한다.As a control system, XY table using a rotary motor is used.The controller composed of microprocessors has a quadrature count function that counts pulse signals obtained from motor encoders and converts them into position signals on a DAQ board. The control value is output for the detected error.

또한 모터의 위치를 검출하는 센서는 일반적으로 엔코더가 사용되지만 포텐쇼미터나 체배기를 거친 리니어 스케일 신호가 될 수 있다. 센서 신호는 센서의 해상도나 DAQ보드의 해상도에 의해 제한되지만 제어기에게 요구되는 정밀도 이상의 해상도를 갖는 장비가 사용된다. In addition, sensors that detect the position of the motor are typically encoders, but can be linear scale signals through potentiometers or multipliers. Sensor signals are limited by the resolution of the sensor or the resolution of the DAQ board, but equipment with resolutions beyond the accuracy required by the controller is used.

도 2는 일반적인 제어 시스템의 블록 선도를 나타내는데, 기준 입력(yd)과 센서 등을 통해 검출한 실제 위치(y)의 차이인 오차(e)에 대해서 이산 시간 제어기는 적절한 제어기 출력(u)을 결정해서 DAQ보드의 D/A를 거쳐 시스템에 출력하게 되고, 제어기 출력에 의해서 움직인 위치는 다시 센서를 통해서 검출되며 이러한 방식이 지속적으로 반복하여 시스템을 제어한다. Fig. 2 shows a block diagram of a general control system in which the discrete time controller determines the appropriate controller output u for an error e which is the difference between the reference input yd and the actual position y detected via the sensor or the like. It outputs to the system through D / A of the DAQ board, and the position moved by the controller output is detected again through the sensor, and this method continuously controls the system.

상기의 시스템은 앞서 설명한 XY테이블을 비롯한 제어 필요성이 인정되는 모든 제어 시스템을 포함한다.The above system includes all control systems in which control needs are recognized, including the XY table described above.

상기와 같은 제어 시스템을 도 3의 질량(mass), 댐퍼(damper), 스프링(spring)으로 구성된 2차 시스템으로 나타낼 경우 질량, 댐퍼, 스프링은 각각 질량(m), 감쇠 계수(c), 탄성 계수(k)를 가지며, 도 3의 f는 시스템에 인가된 힘, x는 시스템의 위치를 나타낸다. 이때 상기 시스템은 다음 수학식 1과 같은 형태의 미분 방정식으로 나타낼 수 있다.When the control system is represented as a secondary system composed of mass, damper, and spring of FIG. 3, the mass, damper, and spring are respectively mass (m), damping coefficient (c), and elasticity. 3, f is a force applied to the system, x is the position of the system. In this case, the system may be represented by a differential equation of the form as shown in Equation 1 below.

Figure 112007049888121-pat00001
Figure 112007049888121-pat00001

상기 f는 전류(ia) 및 토크상수(Kt)에 비례하고, 상기 전류(ia)는 모터 드 라이버의 계수(Ka)와 전압(v)에 비례하므로, 상기 수학식 1을 다음과 같이 나타낼 수 있다. Since f is proportional to the current ia and the torque constant Kt, and the current ia is proportional to the coefficient Ka and the voltage v of the motor driver, Equation 1 can be expressed as follows. have.

Figure 112007049888121-pat00002
Figure 112007049888121-pat00002

상기 계수 H는 Kt와 Ka의 곱으로 나타난다.The coefficient H is represented by the product of Kt and Ka.

상기 수학식 2에서 초기 조건이

Figure 112007049888121-pat00003
,
Figure 112007049888121-pat00004
인 경우, 라플라스 변환을 통하여 상기 수학식 2를 다음과 같이 나타낼 수 있다.In Equation 2, the initial condition is
Figure 112007049888121-pat00003
,
Figure 112007049888121-pat00004
In Equation 2, Equation 2 may be expressed as follows through the Laplace transform.

Figure 112007049888121-pat00005
Figure 112007049888121-pat00005

여기서, kp를 피드백 제어기의 비례 계수(proportional gain), kd를 피드백 제어기의 미분 계수(derivative gain)라 할 경우, 폐루프 시스템의 특성 방정식은 다음의 수학식 4와 같이 나타난다.Here, when kp is a proportional gain of the feedback controller and kd is a derivative gain of the feedback controller, the characteristic equation of the closed loop system is expressed by Equation 4 below.

Figure 112007049888121-pat00006
Figure 112007049888121-pat00006

상기 수학식 4를 2차 시스템의 특성방정식

Figure 112007049888121-pat00007
와 비교하여 보면, kd는 감쇄 비율(
Figure 112007049888121-pat00008
)과 관련이 있고, kp는 고유 진동수(
Figure 112007049888121-pat00009
)와 관련이 있음을 알 수 있다.Equation 4 is a characteristic equation of the secondary system
Figure 112007049888121-pat00007
Compared with, kd is the decay rate (
Figure 112007049888121-pat00008
) And kp is the natural frequency (
Figure 112007049888121-pat00009
) Is related to

따라서 강성을 가지고 빠르게 원하는 궤적에 도달하기 위해서는 kp를 증가시켜야 하지만, 특정 임계값을 초과할 경우 진동으로 인하여 제어기의 성능이 저하된다. 이러한 피드백 제어기의 kp응답 특성을 도 4에 나타내었다.Therefore, in order to reach the desired trajectory with stiffness quickly, kp must be increased. However, when a certain threshold is exceeded, the performance of the controller is degraded due to vibration. The kp response characteristic of this feedback controller is shown in FIG.

또한 kd의 경우 감쇠 역할을 하므로 진동을 제거하는 효과가 있지만 특정 임계값을 초과할 경우 오히려 성능이 저하된다. 이러한 피드백 제어기의 kd응답 특성을 도 5에 나타내었다. In addition, kd acts as a damping effect, and thus has an effect of removing vibration. The kd response characteristic of this feedback controller is shown in FIG.

따라서, 피드백 제어기의 계수를 어떻게 설계해야 하는가에 대한 필요성이 제기되었고, 적절한 피드백 제어기 계수 조절 방법이 제시되었다. 그 대표적인 예로서 지글러-니콜스(Ziegler-Nichols) 방법이나 코헨-쿤(Cohen-Coon) 방법 등을 들 수 있다.Therefore, a need for how to design the coefficients of the feedback controller has been raised, and an appropriate feedback controller coefficient adjustment method has been proposed. Representative examples thereof include the Ziegler-Nichols method and the Cohen-Coon method.

그러나 상기와 같은 제어기 계수 설정 방법은,However, the controller coefficient setting method as described above,

첫째 정해진 계수의 응답을 바탕으로 수동으로 반복(iteration) 과정을 수행하기 때문에 피드백 계수 설계에 장시간이 소요되고,First, iterative process takes a long time because iterative process is performed manually based on the response of predetermined coefficient.

둘째 응답 특성을 분석하기 위하여 숙련된 엔지니어의 도움이 필요하며,Second, we need the help of an experienced engineer to analyze the response characteristics.

셋째 시스템 모델이 바뀌는 경우 숙련된 엔지니어에 의해 제어기 계수를 다시 설계해야 할 필요성이 생기는 문제점이 있었다.Third, when the system model is changed, there is a problem in that the engineer coefficient needs to be redesigned by an experienced engineer.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 사람에 의한 도움 없이 자동으로 피드백 계수 설계가 가능하며, 시스템 모델이 바뀌는 경우에도 제어기 계수를 용이하게 도출할 수 있는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-mentioned point, and it is possible to automatically design a feedback coefficient without help by a human, and a control coefficient adjusting method of a feedback controller that can easily derive a controller coefficient even when a system model is changed. The purpose is to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법은,Control coefficient adjustment method of the feedback controller of the present invention for achieving the above object,

(a) 설계 변수 kp, kd, w로 구성된 설계 벡터를 초기화하는 단계;(a) initializing a design vector consisting of the design variables kp, kd, w;

(b) 목적함수를 정의하는 단계;(b) defining an objective function;

(c) 상기 설계 벡터의 구배 벡터를 계산하는 단계;(c) calculating a gradient vector of the design vector;

(d) 상기 구배 벡터를 이용하여 방향 벡터를 계산하는 단계;(d) calculating a direction vector using the gradient vector;

(e) 상기 방향 벡터를 이용하여 목적함수의 최적점을 계산하는 단계;(e) calculating an optimal point of an objective function using the direction vector;

(f) 상기 설계 벡터를 갱신하는 단계;및(f) updating the design vector; and

(g) 상기 (c) 단계부터 (f) 단계까지 반복하여 수행하는 단계;(g) repeating steps (c) to (f);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Characterized in that comprises a.

상기와 같은 발명 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법에 의하면, 사람에 의한 도움 없이 자동으로 피드백 계수 설계가 가능하며, 시스템 모델을 알기 어려운 환경이거나 시스템 모델이 쉽게 변화하는 경우에도 쉽게 제어 계수를 도출해 낼 수 있으므로 실제 산업 현장에서 손쉽게 적용이 가능하여 다양한 경제적·상업적 효과가 기대된다. According to the control coefficient adjustment method of the invention feedback controller as described above, it is possible to automatically design the feedback coefficient without the help of human, and to easily derive the control coefficient even when the system model is difficult to know or the system model changes easily. Therefore, it can be easily applied in actual industrial sites, and various economic and commercial effects are expected.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. A singular expression includes a plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms “comprises” or “having” are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or a combination thereof.

이하, 본 발명을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

일반적으로 피드백 제어기는 비례-적분-미분 제어기(Proportional, Integral, Derivative, PID)가 사용되나 본 발명에서는 비례-미분 제어기(Proportional, Derivative, PD)로 한정하며, 이를 기준으로 설명한다.In general, a feedback controller uses a proportional-integral-derivative controller (Proportional, Integral, Derivative, PID), but the present invention is limited to a proportional-differential controller (Proportional, Derivative, PD).

특히 본 발명은 제어기(710)와 제어시스템(720)으로 구성된 일반적인 시스템에 저역 통과 필터(700)를 더 포함하여 구성되어 입력 신호를 변환(input shaping) 하는 것을 특징으로 한다. In particular, the present invention is characterized by further comprising a low pass filter 700 in the general system consisting of the controller 710 and the control system 720 to convert the input signal (input shaping).

일반적인 정현파(sinusoidal wave)의 경우에는 기준 궤적이 미분 가능하므로(differentiable trajectory) 큰 문제가 없지만 계단 입력의 경우 초기의 미분 불가능한 점으로 인해 제어기의 성능은 크게 저하되며 도 6에 도시된 바와 같이 오버슈트(overshoot)가 발생하게 된다. 만약 이 시스템이 CNC 머신 등의 공작 기계에 사용될 경우 오버 슈트는 공작물을 훼손시키게 되므로 큰 문제가 될 수 있으며 제어기 설계시 가장 우선시되어야 할 항목이 된다.In the case of a sinusoidal wave, since the reference trajectory is differentiable (differentiable trajectory), there is no big problem, but in the case of the step input, the performance of the controller is greatly reduced due to the initial differentiation point, and the overshoot as shown in FIG. (overshoot) will occur. If the system is used in a machine tool such as a CNC machine, the overshoot can be a big problem since it damages the workpiece and becomes the first priority when designing a controller.

따라서 초기의 오버슈트로 인한 과도 응답(transient response)을 제거하기 위해서 기준 궤적 앞에 저역 통과 필터(lowpass filter)를 설치한다.Therefore, a lowpass filter is installed in front of the reference trajectory to remove the transient response due to the initial overshoot.

사용자가 원하는 기준 궤적(예를 들어 계단 입력)은 저역통과필터(700)를 거쳐 실제 피드백 제어기의 입력(r)이 된다. The reference trajectory desired by the user (eg, staircase input) becomes the input r of the actual feedback controller via the low pass filter 700.

상기와 같은 저역 통과 필터(700)를 거친 피드백 제어기의 입력(r)의 특성을 차단주파수(cutoff frequency) 값을 기준으로 도 8에 나타내었으며, 상기 저역 통과 필터는 버터워쓰(butterworth) 1차 저역 통과 필터를 사용하였고, 기준 입력으로 계단 입력(step function)을 사용하였다.The characteristics of the input r of the feedback controller passed through the low pass filter 700 are shown in FIG. 8 based on the cutoff frequency value, and the low pass filter is a Butterworth first low pass. A pass filter was used and a step function was used as the reference input.

도 8에 도시된 바와 같이 차단주파수가 낮을수록 상대적으로 저주파 영역의 입력에 대해서도 차단시키므로 계단 입력을 완만하게 증가시키는 반면, 차단주파수가 높을수록 상대적으로 고주파 영역의 입력에 대해서만 차단시키므로 계단 입력을 급하게 증가시킨다.As shown in FIG. 8, the lower the cutoff frequency, the lower the input of the low frequency region is cut off. Therefore, the step input is gradually increased, while the higher the cutoff frequency is cut off only for the input of the high frequency region. Increase.

이때 과도할 정도로 완만하게 증가하는 궤적은 도달 속도를 증가시키는 단점 이 있는 반면 기준 궤적이 과도할 정도로 급하게 증가하는 경우 입력 신호 변환(input shaping)을 하지 않은 것처럼 초기의 과도 응답을 유도할 수 있다. 따라서 적절한 차단주파수를 결정하기 위한 방법이 필요하다.In this case, the trajectory that increases excessively slowly has the disadvantage of increasing the speed of arrival, whereas if the reference trajectory increases excessively rapidly, the initial transient response may be induced as if no input shaping was performed. Therefore, a method for determining an appropriate cutoff frequency is needed.

이하, 설계 변수로서 비례 이득(kp), 미분 이득(kd), 차단주파수(w)의 세 값을 설계하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of designing three values of the proportional gain (kp), differential gain (kd), and cutoff frequency (w) as design variables will be described in detail.

상기 kp, kd, w를 각각 x1, x2, x3로 정의하며, 다음과 같은 제한 조건(constraint)를 갖는다.Kp, kd, and w are defined as x 1 , x 2 , and x 3 , respectively, and have the following constraints (constraint).

Figure 112007049888121-pat00010
Figure 112007049888121-pat00010

따라서 일반적인 구속조건은 상기 수학식 5와 같이

Figure 112007049888121-pat00011
로 나타낼 수 있고, 상기 j는 1 이상 3 이하 값을 갖는다. 상기의 구속 조건 외에 제어기가 갖기를 원하는 성능을 갖도록 구속 조건이 추가될 수 있다.Therefore, the general constraint is as shown in Equation 5 above.
Figure 112007049888121-pat00011
It may be represented by, wherein j has a value of 1 or more and 3 or less. In addition to the constraints described above, constraints can be added to have the performance the controller desires to have.

이때 제어기의 성능을 나타내는 목적함수(cost function, J)는 다음의 수학식 6과 같이 정의된다.At this time, the cost function (J) representing the performance of the controller is defined as in Equation 6 below.

Figure 112007049888121-pat00012
Figure 112007049888121-pat00012

상기에서, N은 전체 샘플의 수를, r은 제한 조건에 대한 위반 함수의 계수,

Figure 112007049888121-pat00013
는 각 설계 변수에 대한 구속 조건을 나타내는 위반 함수 벡터, w(t)는 가중함수, e(t)는 오차를 나타낸다.Where N is the total number of samples, r is the coefficient of the violation function for the constraint,
Figure 112007049888121-pat00013
Is a violation function vector representing constraints for each design variable, w (t) is a weighted function, and e (t) is an error.

따라서 상기 목적함수 J를 최소로 하는 설계 변수를 빠른 시간 내에 적은 시행을 거쳐 구해내는 것을 목적으로 한다. Therefore, an object of the present invention is to obtain a design variable that minimizes the objective function J through a short trial in a short time.

이때 상기의 위반 함수 벡터

Figure 112007049888121-pat00014
는 다음과 같이 정의된다.Where the violation function vector
Figure 112007049888121-pat00014
Is defined as

Figure 112007049888121-pat00015
Figure 112007049888121-pat00015

즉 구속 조건을 만족한 경우에는 목적 함수에 영향을 미치지 않고, 반대로 만족하지 못한 경우에 대해서 만족하지 못한 만큼(즉

Figure 112007049888121-pat00016
의 제곱만큼)에 비례하게 목적 함수가 증가함으로써 자연스럽게 구속 조건을 만족하지 못하는 방향으로는 최적화가 진행되지 않도록 한다. In other words, if the constraint is satisfied, it does not affect the objective function and conversely, if it is not satisfied,
Figure 112007049888121-pat00016
By increasing the objective function in proportion to the square of, the optimization does not proceed in the direction that does not naturally satisfy the constraint.

한편 상기의 가중함수 w(t)는 사용자에 의해 제어기가 갖기를 원하는 성능에 따라서 다르게 정의할 수 있다. 일례로서, 정상 상태 오차(steady state error)을 줄이기 위해서는 시간 증가에 따라 가중치를 증가시키는 가중함수 w(t)를 정의할 수 있고, 또 다른 일례로서 도 9에 도시된 바와 같이 초기의 과도 응답을 줄이기 위해서 시간 증가에 따라 가중치가 급격히 감소하는 가중함수 w(t)를 정의할 수 있다. Meanwhile, the weighting function w (t) may be defined differently according to the performance desired by the controller by the user. As an example, in order to reduce the steady state error, a weighting function w (t) may be defined that increases weight as time increases. As another example, an initial transient response may be defined as shown in FIG. To reduce, we can define a weighting function w (t) whose weight decreases rapidly with time.

목적함수 J를 최소로 하는 설계 변수를 구하는 방법은 다음과 같다. The method to find the design variable that minimizes the objective function J is as follows.

먼저, 설계 변수 x1, x2, x3로 구성된 벡터

Figure 112007049888121-pat00017
를 초기화한다(1000). 이때 각 변수는 충분히 작은 값으로 설정하며, 예를 들어 x1 = 0.001, x2 = 0.001, ,x3 = 0.001과 같이 설정할 수 있다.First, a vector of design variables x 1 , x 2 , and x 3
Figure 112007049888121-pat00017
Initialize (1000). In this case, each variable is set to a sufficiently small value, for example, x 1 = 0.001, x 2 = 0.001, and x 3 = 0.001.

벡터

Figure 112007049888121-pat00018
가 초기화된 이후 상기 벡터
Figure 112007049888121-pat00019
를 이용하여 구배 벡터(gradient vector)
Figure 112007049888121-pat00020
를 다음의 수학식 8과 같이 계산한다(1010).vector
Figure 112007049888121-pat00018
The vector after is initialized
Figure 112007049888121-pat00019
Gradient vector using
Figure 112007049888121-pat00020
Is calculated as in Equation 8 below (1010).

Figure 112007049888121-pat00021
Figure 112007049888121-pat00021

상기의 k는 k번째 루프, 즉 k번째 반복 과정에서의

Figure 112007049888121-pat00022
값을 나타낸다.K is the kth loop, i.e.
Figure 112007049888121-pat00022
Indicates a value.

도 12에 도시된 바와 같이 상대적으로 작은

Figure 112007049888121-pat00023
에 대한 방향 벡터
Figure 112007049888121-pat00024
에 비해서 큰
Figure 112007049888121-pat00025
에 대한 방향 벡터
Figure 112007049888121-pat00026
은 넓은 범위에서의 추세를 반영하므로 원하는 값 으로 빨리 찾아감을 확인할 수 있으므로, 구배 벡터를 구하기 위한
Figure 112007049888121-pat00027
값은 반복 과정을 수행함에 따라 변화하는 설계 변수에 능동적으로 변화해야 한다. 따라서 설계 변수의 크기(
Figure 112007049888121-pat00028
)에 비례하게
Figure 112007049888121-pat00029
값을 결정한다. 이는 다음 수학식 9와 같이 나타난다.Relatively small as shown in FIG.
Figure 112007049888121-pat00023
Direction vector for
Figure 112007049888121-pat00024
Larger than
Figure 112007049888121-pat00025
Direction vector for
Figure 112007049888121-pat00026
Since reflects a trend over a wide range, we can quickly find the desired value,
Figure 112007049888121-pat00027
The value should change actively as the design variable changes as the iteration proceeds. Therefore, the size of the design variable (
Figure 112007049888121-pat00028
In proportion to
Figure 112007049888121-pat00029
Determine the value. This is expressed by the following equation (9).

Figure 112007049888121-pat00030
Figure 112007049888121-pat00030

상기의

Figure 112007049888121-pat00031
는 임의의 상수로서, 일 예로서 0.01로 설정할 수 있다.Above
Figure 112007049888121-pat00031
Is an arbitrary constant and may be set to 0.01 as an example.

따라서 설계 변수

Figure 112007049888121-pat00032
인 경우
Figure 112007049888121-pat00033
이 되고, 설계 변수
Figure 112007049888121-pat00034
인 경우에는
Figure 112007049888121-pat00035
가 된다. Thus design variables
Figure 112007049888121-pat00032
If
Figure 112007049888121-pat00033
Design variables
Figure 112007049888121-pat00034
If is
Figure 112007049888121-pat00035
Becomes

또한, 도 13에 도시된 바와 같이 설계 변수가 최적점에 거의 도달한 경우

Figure 112007049888121-pat00036
값이 상대적으로 크면 방향 벡터가 잘못된 방향으로 결정될 수 있으므로,
Figure 112007049888121-pat00037
값을
Figure 112007049888121-pat00038
=
Figure 112007049888121-pat00039
X 0.1 로 갱신하며, 일정 횟수 이상
Figure 112007049888121-pat00040
값을 갱신하여도 목적 함수 값이 감소하지 않는 경우 최적점에 수렴하였다고 판단하고 설계 변수 계산 과정을 종료한다.In addition, as shown in FIG. 13, when the design variable almost reaches the optimum point
Figure 112007049888121-pat00036
If the value is relatively large, the direction vector may be determined in the wrong direction,
Figure 112007049888121-pat00037
Value
Figure 112007049888121-pat00038
=
Figure 112007049888121-pat00039
Renew to X 0.1, over a certain number of times
Figure 112007049888121-pat00040
If the value of the objective function does not decrease even if the value is updated, it is determined that the optimal point has been converged and the process of calculating the design variable is terminated.

이때 상기의 구배 벡터

Figure 112007049888121-pat00041
는 목적 함수가 가장 급하게 증가하는 방향을 나타내며, 본 발명에서 방향 벡터
Figure 112007049888121-pat00042
는 최대 경사 강하법(steepest descent method) 또는 켤레 경사도법(conjugate gradient method)을 이용하여 계산한다.The gradient vector above
Figure 112007049888121-pat00041
Denotes the direction in which the objective function increases most rapidly, and in the present invention, the direction vector
Figure 112007049888121-pat00042
Is calculated using either the steepest descent method or the conjugate gradient method.

상기의 최대 경사 강하법을 사용할 경우 방향 벡터는 다음과 같이 계산된다.Using the maximum gradient descent method, the direction vector is calculated as follows.

Figure 112007049888121-pat00043
Figure 112007049888121-pat00043

한편, 상기의 켤레 경사도법을 사용할 경우 방향 벡터는 다음과 같이 계산된다.On the other hand, when using the conjugate conjugate gradient method, the direction vector is calculated as follows.

Figure 112007049888121-pat00044
Figure 112007049888121-pat00044

상기의 k는 k번째 루프를 나타내며, k=1일때

Figure 112007049888121-pat00045
이며, k가 2 이상일 때
Figure 112007049888121-pat00046
로 나타난다. K represents the k-th loop, when k = 1
Figure 112007049888121-pat00045
When k is 2 or more
Figure 112007049888121-pat00046
Appears.

본 발명에서 최적값을 찾기 위한 수행과정에 있어서 필요한 값은 크기가 1인 방향벡터이므로, 다음과 같은 식을 통해 방향 벡터의 크기를 1로 만들어준다.In the present invention, since the necessary value in the execution process for finding the optimal value is a direction vector having a size of 1, the size of the direction vector is made to be 1 by the following equation.

Figure 112007049888121-pat00047
Figure 112007049888121-pat00047

상기와 같은 방법을 통해 방향 벡터

Figure 112007049888121-pat00048
를 계산한 후, 상기 방향 벡터 방향으로 목적함수 J가 최소로 되는 지점을 계산한다(1030).Direction vector through the same method as above
Figure 112007049888121-pat00048
After the calculation, the point at which the objective function J becomes the minimum in the direction vector direction is calculated (1030).

상기 최소 지점 계산 단계(1030)는 크게 두 단계로 구분된다. 제1 반복 단계 는 최적점이 존재하는 구간을 결정하는 단계이고, 제2 반복 단계는 상기 구간 내에서 최적점을 결정하는 단계이다. 이하 제1 반복 단계인 최적점이 존재하는 구간을 결정하는 단계에 대하여 도 15를 참조하여 설명한다.The minimum point calculation step 1030 is largely divided into two steps. The first iteration step is a step of determining a section in which an optimum point exists, and the second iteration step is a step of determining an optimum point in the section. A step of determining a section in which an optimum point exists as a first iteration step will be described with reference to FIG. 15.

최적점이 존재하는 구간을 결정하기 위하여, 먼저 구간 크기의 초기값인

Figure 112007049888121-pat00049
값을 결정하여야 한다. 본 발명에서 n번째 제1 반복 반계에서의
Figure 112007049888121-pat00050
값은 다음 수학식 13과 같이 나타난다.In order to determine the interval in which the optimum point exists, the initial value of the interval size
Figure 112007049888121-pat00049
The value should be determined. In the nth iteration of the repeating system
Figure 112007049888121-pat00050
The value is represented by the following equation (13).

Figure 112007049888121-pat00051
Figure 112007049888121-pat00051

구간의 크기는 일정한 비율로 증가할 수 있지만(m(n)=1) 구간의 범위가 빠르게 결정되며 제2 반복 단계에서 황금 분할 방법을 사용할 때 초기 시행 횟수를 줄일 수 있게 하기 위하여 황금비율(1.618)이 사용되었다. 상기 m(n)은 다음과 같이 나타난다.The size of the interval can increase at a constant rate (m (n) = 1), but the range of the interval can be determined quickly and the golden ratio (1.618) can be used to reduce the number of initial trials when using the golden split method in the second iteration. ) Was used. M (n) is represented as follows.

Figure 112007049888121-pat00052
Figure 112007049888121-pat00052

상기

Figure 112007049888121-pat00053
값에 따른 임시 설계 변수 벡터는 다음과 같이 나타난다.remind
Figure 112007049888121-pat00053
The temporary design variable vector by value is shown as follows.

Figure 112007049888121-pat00054
Figure 112007049888121-pat00054

상기

Figure 112007049888121-pat00055
는 k 번째 루프에서 구간의 크기가
Figure 112007049888121-pat00056
인 경우의 임시 설계 변수 벡터이다.remind
Figure 112007049888121-pat00055
Is the size of the interval in the kth loop
Figure 112007049888121-pat00056
Temporary design variable vector when.

이때 상기

Figure 112007049888121-pat00057
값에 대한 목적 함수값
Figure 112007049888121-pat00058
을 계산하고, 이 값을
Figure 112007049888121-pat00059
값과 비교하여,
Figure 112007049888121-pat00060
값이 더 큰 경우 제1 반복 단계를 종료하고 제2 반복단계를 수행하며, 반대로
Figure 112007049888121-pat00061
값이 더 큰 경우 n을 1 증가시켜 제1 반복 단계를 다시 진행한다.At this time
Figure 112007049888121-pat00057
Objective function value
Figure 112007049888121-pat00058
Calculate this value
Figure 112007049888121-pat00059
Compared to the value,
Figure 112007049888121-pat00060
If the value is larger, the first iteration step ends and the second iteration step is performed.
Figure 112007049888121-pat00061
If the value is larger, n is increased by 1 to proceed to the first iteration step again.

여기서, 도 14에 도시된 바와 같이

Figure 112007049888121-pat00062
값에 따라서 제1 반복 단계 횟수가 결정됨을 알 수 있다. 즉
Figure 112007049888121-pat00063
값이 과도하게 작은 경우 구간을 결정하기 위한 반복 수행이 많아 질 수 있고, 반대로
Figure 112007049888121-pat00064
이 과도하게 큰 경우 전체 구간이 커져 최적화를 통한 성능 증가를 기대하기 어렵게 된다. 따라서 적절한 값의
Figure 112007049888121-pat00065
을 결정할 필요성이 있으며, 이는 설계 변수 벡터
Figure 112007049888121-pat00066
의 크기에 따라서 다음과 같이 결정된다.Here, as shown in FIG.
Figure 112007049888121-pat00062
It can be seen that the number of first iteration steps is determined according to the value. In other words
Figure 112007049888121-pat00063
If the value is too small, there may be more iterations to determine the interval.
Figure 112007049888121-pat00064
In this excessively large case, the entire interval becomes large, and it is difficult to expect an increase in performance through optimization. So of proper value
Figure 112007049888121-pat00065
Needs to be determined, which is a design variable vector
Figure 112007049888121-pat00066
Depending on the size of is determined as follows.

Figure 112007049888121-pat00067
Figure 112007049888121-pat00067

상기의

Figure 112007049888121-pat00068
값은 임의의 양의 실수로서 제1 반복 단계의 수행 과정 횟수(n)에 따라서 결정된다. 즉, n의 값이 충분히 클 경우
Figure 112007049888121-pat00069
를 증가시켜 수행 과정 횟수(n)을 감소시키고, 반대로 n의 값이 충분히 작을 경우
Figure 112007049888121-pat00070
값을 증가시켜 수행 과정 횟 수(n)를 증가시킨다. 이러한 과정을 통해 제1 반복 단계의 수행 과정 횟수(n)가 일정한 범위의 값에 포함되도록 유지한다.Above
Figure 112007049888121-pat00068
The value is determined by any positive real number, depending on the number of times n of performing the first iteration step. That is, if the value of n is large enough
Figure 112007049888121-pat00069
Decreases the number of executions (n), and conversely, if the value of n is small enough
Figure 112007049888121-pat00070
Increase the value to increase the number of executions (n). Through this process, the number of execution processes n of the first repetition step is maintained to be included in a predetermined range of values.

상기와 같은 제1 반복 단계를 통해 최적점이 포함된 구간을 결정한 후, 제2 반복 단계를 수행하여 그 구간내의 최적점을 찾아낸다. 이때 최적점을 찾는 방법으로는 일반적으로 공학 수치 해석에서 사용되는 반구간(half interval) 방법 또는 제1 반복 단계에서 사용된 황금 분할(golden section) 방법 또는 2차 곡선의 점으로 가정하여 3점에 대해서 보간하는 2차 보간(quadratic interploation) 방법 등을 사용할 수 있다. 이러한 과정을 통하여 최적점

Figure 112007049888121-pat00071
값이 결정되면, 설계 변수 벡터
Figure 112007049888121-pat00072
를 다음과 같이 갱신한다.After determining the section including the optimal point through the first iteration step as described above, and performing the second iteration step to find the best point in the section. In this case, the method of finding the optimum point is assumed to be a half interval method generally used in engineering numerical analysis, a golden section method used in the first iteration step, or a point of a quadratic curve. Quadratic interploation, which is interpolated, may be used. Optimum points through this process
Figure 112007049888121-pat00071
Once the value is determined, the design variable vector
Figure 112007049888121-pat00072
Update to

Figure 112007049888121-pat00073
Figure 112007049888121-pat00073

이후 k 값을 1 증가시켜 상기의

Figure 112007049888121-pat00074
값을 구하는 단계부터 설계 변수 벡터
Figure 112007049888121-pat00075
를 갱신하는 과정까지 반복하여 수행한다. 이때 만약 구배 벡터
Figure 112007049888121-pat00076
의 크기가 임의의 설정값
Figure 112007049888121-pat00077
보다 작은 경우 (즉,
Figure 112007049888121-pat00078
) 그때의 설계 변수 벡터
Figure 112007049888121-pat00079
를 최적값으로 선정하고 반복 과정을 종료한다. Then increase the value of k by 1
Figure 112007049888121-pat00074
Design variable vector from the stage of finding the value
Figure 112007049888121-pat00075
Repeat to update the process. If the gradient vector
Figure 112007049888121-pat00076
Is a random setting
Figure 112007049888121-pat00077
Less than (i.e.
Figure 112007049888121-pat00078
Design variable vector
Figure 112007049888121-pat00079
Choose the optimal value and finish the iteration process.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

Figure 112007049888121-pat00080
인 시스템 모델에 대하여 최대 경사 강하법(steepest descent method)을 사용하여 설계 변수와 목적 함수의 변화를 도 15에 나타내었다. 반복 단계가 진행됨에 따라 목적 함수(J)의 함수값이 감소함을 알 수 있다.
Figure 112007049888121-pat00080
The variation of the design variables and the objective function is shown in FIG. 15 using the steepest descent method for the phosphorus system model. It can be seen that as the iteration step proceeds, the function value of the objective function J decreases.

또한 도 16을 살펴보면, 윗단의 그림에서 반복 수행의 횟수가 증가함에 따라 점차 원하는 시스템 응답이 나타남을 알 수 있고, 아랫단의 그림에서 반복 수행의 횟수가 증가함에 따라 오차가 점차 감소하는 것을 확인할 수 있다.In addition, referring to FIG. 16, it can be seen that the desired system response gradually appears as the number of iterations increases in the upper figure, and the error gradually decreases as the number of iterations increases in the lower figure. .

상기와 같은 시스템 모델에 대하여 켤레 경사도법(conjugate gradient method)을 사용한 경우를 도 17과 도 18에 도시하였고, 최대 경사 강하법을 사용한 경우와 거의 비슷한 결과가 나옴을 알 수 있다. 17 and 18 show the case of using the conjugate gradient method for the system model as described above, and the result is almost similar to the case of using the maximum gradient drop method.

또한, 도 19와 같이 단순 질량 시스템으로 모델링되는 리니어 모터 시스템의 경우에 대하여도 본 발명의 방법을 사용한 결과 도 20에 도시된 바와 같이 반복횟수가 증가함에 따라 점차 원하는 시스템 응답이 나타나며 오차가 감소함을 알 수 있다.In addition, in the case of the linear motor system modeled as a simple mass system as shown in FIG. 19, as a result of using the method of the present invention, as shown in FIG. It can be seen.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다. While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments, the invention is not limited to these embodiments, and those of ordinary skill in the art claim the invention as claimed in the appended claims. It includes all the various forms of embodiments that can be implemented without departing from the spirit.

도 1은 제어 시스템의 하드웨어 구성도를 나타낸 도면, 1 is a diagram showing a hardware configuration of a control system;

도 2는 종래 발명에 따른 제어 시스템을 나타낸 도면,2 is a view showing a control system according to the related art,

도 3은 m.c.k 시스템을 나타낸 도면,3 shows an m.c.k system,

도 4는 kp 값에 따른 기준 궤적에 대한 응답을 나타낸 도면,4 is a diagram illustrating a response to a reference trajectory according to a kp value;

도 5는 kd 값에 따른 기준 궤적에 대한 응답을 나타낸 도면,5 is a diagram illustrating a response to a reference trajectory according to a kd value;

도 6은 계단 입력에 대하여 오버슈트가 발생함을 나타낸 도면,6 is a diagram showing that overshoot occurs with respect to a step input;

도 7은 본 발명에 따른 제어 시스템을 나타낸 도면,7 shows a control system according to the invention,

도 8은 차단 주파수 값에 따른 입력 신호의 변환을 나타낸 도면,8 is a view illustrating conversion of an input signal according to a cutoff frequency value;

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가중함수를 나타낸 도면,9 is a view showing a weighting function according to an embodiment of the present invention;

도 10은 본 발명에 따른 최적화 과정을 나타낸 도면,10 is a view showing an optimization process according to the present invention,

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 최적화 과정을 나타낸 도면, 11 is a view showing an optimization process according to an embodiment of the present invention;

도 12는

Figure 112007049888121-pat00112
값에 따른 구배 벡터와 방향 벡터를 나타낸 도면,12 is
Figure 112007049888121-pat00112
A diagram showing a gradient vector and a direction vector according to a value,

도 13은 최적점에 가까이 간 경우 큰

Figure 112007049888121-pat00113
값에 의한 효과를 나타낸 도면,13 is large when the close to the optimum point
Figure 112007049888121-pat00113
Drawing showing the effect by value,

도 14는

Figure 112007049888121-pat00114
값에 따른 반복 횟수의 변화를 나타낸 도면,14 is
Figure 112007049888121-pat00114
A diagram showing a change in the number of repetitions according to a value,

도 15는 최대 경사 강하법을 사용한 최적화 과정이 진행됨에 따라 J, x1, x2, x3 값의 변화를 나타낸 도면,15 is a view showing a change in the value of J, x 1 , x 2 , x 3 as the optimization process using the maximum gradient descent method,

도 16은 최대 경사 강하법을 사용한 최적화 과정이 진행됨에 따라 기준 궤적에 대한 응답 변화와 오차의 변화를 나타낸 도면,16 is a view showing a change in response and error with respect to the reference trajectory as the optimization process using the maximum gradient descent method proceeds.

도 17는 켤레 경사도법을 사용한 최적화 과정이 진행됨에 따라 J, x1, x2, x3 값의 변화를 나타낸 도면,17 is a view showing a change in the value of J, x 1 , x 2 , x 3 as the optimization process using the conjugate gradient method;

도 18은 켤레 경사도법을 사용한 최적화 과정이 진행됨에 따라 기준 궤적에 대한 응답 변화와 오차의 변화를 나타낸 도면,18 is a view showing a change in response and error with respect to the reference trajectory as the optimization process using the conjugate gradient method proceeds;

도 19은 복합 가공기 시스템의 구성도,19 is a configuration diagram of a multi-task machine system,

도 20은 상기 복합 가공기 시스템을 대상으로 하여 최대 경가 강하법을 사용한 최적화 과정이 진행됨에 따라 기준 궤적에 대한 응답 변화와 오차의 변화를 나타낸 도면이다. FIG. 20 is a diagram illustrating a response change and a change of an error with respect to a reference trajectory as the optimization process using the maximum gradient method is performed for the multi-task machine.

Claims (17)

(a) PD 제어기의 제어 파라미터인 kp, kd와 상기 PD 제어기의 입력 다듬기(input shaping)를 위한 저역 통과 필터의 차단주파수인 w로 구성된 설계 벡터를 초기화하는 단계;(a) initializing a design vector consisting of the control parameters kp, kd of the PD controller and w, the cutoff frequency of the low pass filter for input shaping of the PD controller; (b) 목적함수를 정의하는 단계;(b) defining an objective function; (c) 상기 설계 벡터의 구배 벡터를 계산하는 단계;(c) calculating a gradient vector of the design vector; (d) 상기 구배 벡터를 이용하여 방향 벡터를 계산하는 단계;(d) calculating a direction vector using the gradient vector; (e) 상기 방향 벡터를 이용하여 목적함수의 최적점을 계산하는 단계;(e) calculating an optimal point of an objective function using the direction vector; (f) 상기 설계 벡터를 갱신하는 단계;및(f) updating the design vector; and (g) 상기 (c) 단계부터 (f) 단계까지 반복하여 수행하는 단계;(g) repeating steps (c) to (f); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.Control coefficient adjustment method of the feedback controller, characterized in that comprises a. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 (b) 단계의 목적함수
Figure 112007049888121-pat00081
로 정의되며, 상기 w(t)는 사용자에 의하여 정의되는 가중함수, e(t)는 시간에 따른 오차를, r은 임의의 상수,
Figure 112007049888121-pat00082
는 각 설계 변수에 대한 구속 조건의 위반 함수 벡터를 나타내는 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.
Objective function of step (b)
Figure 112007049888121-pat00081
W (t) is a weighting function defined by the user, e (t) is an error over time, r is an arbitrary constant,
Figure 112007049888121-pat00082
The control coefficient adjustment method of the feedback controller, characterized in that represents the violation function vector of the constraint for each design variable.
청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 설계 변수에 대한 구속 조건은 설계 변수 kp, kd, w가 0보다 크거나 같을 것임을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.The constraint condition for the design variable is a control coefficient adjustment method of the feedback controller, characterized in that the design variables kp, kd, w will be greater than or equal to zero. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 (c) 단계의 구배 벡터
Figure 112009005419507-pat00083
이며, 상기 x1, x2, x3는 각각 kp, kd, w 인 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.
Gradient vector of step (c)
Figure 112009005419507-pat00083
And x 1 , x 2 , and x 3 are kp, kd, and w, respectively.
청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 (c) 단계의 구배 벡터의 편미분 계산에 사용되는 델타값
Figure 112009005419507-pat00084
는 다음 수학식
Figure 112009005419507-pat00085
에 의하여 결정되며, 상기
Figure 112009005419507-pat00086
는 임의의 상수인 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.
Delta value used to calculate partial derivative of the gradient vector of step (c)
Figure 112009005419507-pat00084
Is the following equation
Figure 112009005419507-pat00085
Determined by the above
Figure 112009005419507-pat00086
Is an arbitrary constant.
청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 (g)단계를 반복하여도 목적함수의 값이 감소하지 않는 경우 상기
Figure 112007049888121-pat00087
값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.
If the value of the objective function does not decrease even after repeating step (g)
Figure 112007049888121-pat00087
A control coefficient adjusting method of a feedback controller, characterized in that the value is reduced.
청구항 5 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,The method according to claim 5 or 6, 상기 (d) 단계의 방향 벡터는
Figure 112007049888121-pat00088
로 결정되는 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.
The direction vector of step (d) is
Figure 112007049888121-pat00088
Control coefficient adjustment method of the feedback controller, characterized in that determined by.
청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 방향 벡터의 크기를 1로 만들어 주기 위하여
Figure 112007049888121-pat00089
을 수행하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.
In order to make the direction vector 1
Figure 112007049888121-pat00089
Control coefficient adjustment method of the feedback controller, characterized in that for performing.
청구항 5 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,The method according to claim 5 or 6, 상기 (d) 단계의 방향 벡터는
Figure 112007049888121-pat00090
로 결정되며, 상기 k=1 일때는
Figure 112007049888121-pat00091
이고, k가 2 이상 일때는
Figure 112007049888121-pat00092
인 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.
The direction vector of step (d) is
Figure 112007049888121-pat00090
If k = 1,
Figure 112007049888121-pat00091
When k is 2 or more,
Figure 112007049888121-pat00092
Control coefficient adjustment method of the feedback controller, characterized in that.
청구항 9에 있어서,The method according to claim 9, 상기 방향 벡터의 크기를 1로 만들어 주기 위하여
Figure 112007049888121-pat00093
을 수행하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.
In order to make the direction vector 1
Figure 112007049888121-pat00093
Control coefficient adjustment method of the feedback controller, characterized in that for performing.
청구항 5 또는 청구항 6중 어느 한 항에 있어서,The method according to claim 5 or 6, 상기 (e) 단계는 최적점이 존재하는 구간을 결정하는 제1 반복 단계와 상기 구간 내에서 최적점을 결정하는 제2 반복 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.And (e) comprises a first iteration step of determining a section in which an optimum point exists and a second iteration step of determining an optimum point in the section. 청구항 11에 있어서,The method according to claim 11, 상기 제1 반복 단계는,The first iteration step, (e-1) 구간 크기
Figure 112007049888121-pat00094
값을 계산하는 단계;
(e-1) section size
Figure 112007049888121-pat00094
Calculating a value;
(e-2) 상기
Figure 112007049888121-pat00095
값을 이용하여 임시 설계 벡터값
Figure 112007049888121-pat00096
을 계산하는 단계;
(e-2) above
Figure 112007049888121-pat00095
Temporary Design Vector Values Using Values
Figure 112007049888121-pat00096
Calculating;
(e-3) 상기
Figure 112007049888121-pat00097
에 따른 목적함수값
Figure 112007049888121-pat00098
을 구하는 단계;및
(e-3) above
Figure 112007049888121-pat00097
Objective function according to
Figure 112007049888121-pat00098
Obtaining;
(e-4) 상기 목적함수값
Figure 112007049888121-pat00099
을 이전 목적함수값
Figure 112007049888121-pat00100
과 비교하여 구간 결정 여부를 판단하는 단계;
(e-4) The objective function value
Figure 112007049888121-pat00099
Is the previous objective function value
Figure 112007049888121-pat00100
Determining whether a section is determined by comparing with the result;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.Control coefficient adjustment method of the feedback controller, characterized in that comprises a.
청구항 12에 있어서,The method according to claim 12, 상기 (e-1) 단계는,The step (e-1),
Figure 112009005419507-pat00101
이고,
Figure 112009005419507-pat00102
이며, 상기 m(n) 은 m(n)=1 또는
Figure 112009005419507-pat00103
중 어느 하나로 정의되되,
Figure 112009005419507-pat00101
ego,
Figure 112009005419507-pat00102
Wherein m (n) is m (n) = 1 or
Figure 112009005419507-pat00103
Defined as any of
상기 ρ는 x1, x2, x3의 크기를 고려하여 정해지는 임의의 상수로서 구간 크기의 스케일 펙터인 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.The p is an arbitrary constant determined in consideration of the sizes of x 1 , x 2 , and x 3 , and is a scale factor of a section size.
청구항 12에 있어서,The method according to claim 12, 상기 (e-2) 단계는,Step (e-2),
Figure 112007049888121-pat00104
인 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.
Figure 112007049888121-pat00104
Control coefficient adjustment method of the feedback controller, characterized in that.
청구항 12에 있어서,The method according to claim 12, 상기 (e-4) 단계는,The step (e-4) is,
Figure 112007049888121-pat00105
값이
Figure 112007049888121-pat00106
보다 큰 경우 그때의
Figure 112007049888121-pat00107
을 최적점이 있는 구간으로 결정하며, 반대로
Figure 112007049888121-pat00108
값이
Figure 112007049888121-pat00109
보다 작거나 같은 경우 상기 (e-1) 단계부터 (e-4) 단계까지 반복하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.
Figure 112007049888121-pat00105
Value is
Figure 112007049888121-pat00106
If greater than then
Figure 112007049888121-pat00107
Is determined as the interval with the best point, and vice versa.
Figure 112007049888121-pat00108
Value is
Figure 112007049888121-pat00109
If less than or equal to the control coefficient adjustment method of the feedback controller, characterized in that repeating the steps (e-1) to (e-4).
청구항 13에 있어서,The method according to claim 13, 제1 반복 단계의 반복 수행 과정 횟수(n) 값이 기준값보다 큰 경우 상기
Figure 112007049888121-pat00110
값을 증가시키고, 제1 반복 단계의 반복 수행 과정 횟수(n) 값이 기준값보다 작은 경우 상기
Figure 112007049888121-pat00111
값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.
If the value n of the number of iterations of the first repetition step is greater than the reference value,
Figure 112007049888121-pat00110
Increase the value, and if the value of the number of repetitions (n) of the first repetition step is smaller than the reference value,
Figure 112007049888121-pat00111
A control coefficient adjusting method of a feedback controller, characterized in that the value is reduced.
청구항 11에 있어서,The method according to claim 11, 상기 제2 반복 단계는 반 구간(half interval) 방법, 황금 분할(golden section) 방법, 2차 보간 방법 중 어느 한 방법을 이용하여 최적점을 계산하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어기의 제어 계수 조절 방법.The second iteration step of the control coefficient control method of the feedback controller, characterized in that for calculating the optimum point using any one of the half interval method, golden section method, the second interpolation method.
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