KR101434310B1 - Stabilization enhancement method of drive unit mounted on moving equipment and system, that moving equipment - Google Patents
Stabilization enhancement method of drive unit mounted on moving equipment and system, that moving equipment Download PDFInfo
- Publication number
- KR101434310B1 KR101434310B1 KR1020130057642A KR20130057642A KR101434310B1 KR 101434310 B1 KR101434310 B1 KR 101434310B1 KR 1020130057642 A KR1020130057642 A KR 1020130057642A KR 20130057642 A KR20130057642 A KR 20130057642A KR 101434310 B1 KR101434310 B1 KR 101434310B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- controller
- mobile equipment
- stabilization performance
- rlqsmc
- equation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/14—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
- G05D3/1445—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device with a plurality of loops
- G05D3/1454—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device with a plurality of loops using models or predicting devices
Abstract
Description
본 발명은 이동장비에 장착된 구동장치의 안정화성능 향상 기법 및 시스템과 그 이동장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LQ 제어기의 최적제어 성능과 슬라이딩 모드 제어기의 강인성을 고려한 안정화성능 향상 기법 및 시스템과 그 이동장비에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a stabilization performance enhancement technique and system considering an optimal control performance of an LQ controller and a robustness of a sliding mode controller, and more particularly, to a stabilization performance enhancement technique and system for a driving apparatus mounted on a mobile equipment, And relates to the mobile equipment.
근래에 급격한 산업의 발전으로 인해 구동력을 사용하는 다양한 시스템들은 점점 높은 수준의 구동성능이 요구되고 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] Recently, with the rapid development of industry, various systems using driving force are required to have higher driving performance.
이러한 구동장치의 구동성능에 영향을 미치는 요소로는 마찰, 백래쉬(backlash), 비선형 메커니즘, 파라미터 변동과 같은 비선형 요소가 있으며 이와 같은 요소들로 인해 구동 안정성과 구동 성능에 많은 영향을 미친다.There are nonlinear factors such as friction, backlash, nonlinear mechanism, and parameter fluctuation that affect the driving performance of such a driving device, and these factors greatly affect the driving stability and driving performance.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 구동성능과 안정성을 동시에 만족하기 위한 제어 알고리즘들이 많이 개발되고 있다.In order to solve such a problem, many control algorithms have been developed to satisfy both driving performance and stability.
구동장치에서 빠르게 움직이는 목표물을 추적하고 지향하기 위해서는 구동장치에서 발휘할 수 있는 최대 응답성능이 보장되어야 한다.In order to track and direct a fast-moving target on the drive, the maximum response performance that can be exerted on the drive must be ensured.
이와 같은 최대 응답성능을 향상하기 위해서 사용되는 일반적인 제어 알고리즘으로는 LQ(Linear Quadratic) 제어기가 대표적인 제어기이다.As a general control algorithm used to improve the maximum response performance, a LQ (Linear Quadratic) controller is a typical controller.
이 LQ 제어기는 시스템 변수의 가중치를 줌으로서 최적화된 제어 특성을 보여준다.This LQ controller shows optimized control characteristics by weighting system variables.
하지만, 가중치의 변동과 외란, 파라미터 변동 등 다양한 비선형 요소에 의해 그 성능을 유지하지 못하는 단점이 있다.
However, there is a disadvantage that the performance can not be maintained by various nonlinear factors such as weight fluctuation, disturbance, and parameter variation.
한편, 구동장치의 정밀 위치 제어에 있어 과도상태 영역에서는 구동장치의 응답성능(대역폭)을 향상시키기 위한 알고리즘과, 정상상태 영역에서는 구동장치의 외란 및 다양한 비선형 요소에 대한 안정성을 향상시키기 위한 알고리즘을 혼합한 제어 알고리즘뿐만 아니라 변형된 알고리즘이 많이 개발되었다.On the other hand, an algorithm for improving the response performance (bandwidth) of the driving apparatus in the transient state region and an algorithm for improving the disturbance of the driving apparatus and stability for various nonlinear elements in the steady state region in the precise position control of the driving apparatus In addition to the mixed control algorithms, many modified algorithms have been developed.
이와 같이 정밀 위치 제어에서 외부 노이즈에 따른 비선형성을 극복하여 시스템의 정밀도를 높이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 이러한 연구의 하나로 슬라이딩 모드 제어(Sliding-mode control) 알고리즘이 제안되었다.In order to overcome the non-linearity due to external noise in precision position control, various studies have been conducted to improve the accuracy of the system. Sliding-mode control algorithms have been proposed as one of such studies.
이 슬라이딩 모드 제어 알고리즘은 외란 및 비선형 요소에 강인한 가장 큰 장점을 가지지만 정밀 위치제어 및 정밀 타깃을 추정 성능을 발휘하는데 그 한계가 있다.This sliding mode control algorithm has the greatest advantage of robustness against disturbance and nonlinear elements, but it has limitations in exerting precision position control and precision target estimation performance.
즉, 슬라이딩 모드 제어 알고리즘은 도달법칙(Reaching Law)에 의해 슬라이딩 표면에 도달하여 상태공간상의 원점에 도달하는 과정에서 시스템 상태가 슬라이딩 표면을 가로지를 때 발생하는 제어 입력의 급격한 스위칭으로 인하여 떨림(Chattering) 효과를 발생하고, 이러한 떨림 효과는 액추에이터(Actuator)에 악영향을 끼쳐 시스템의 정밀도를 저하하는 요인으로 작용한다.In other words, the sliding mode control algorithm has a problem of chattering due to abrupt switching of the control input occurring when the system state crosses the sliding surface in the process of reaching the sliding surface by the reaching law and reaching the origin in the state space. ), And such a trembling effect adversely affects an actuator, thereby reducing the accuracy of the system.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이동하는 차량이나 함정 등에 장착된 구동형 무기체계가 차량이나 함정으로부터 유입되는 외란 및 시스템에서 발생하는 비선형 요소에 대해 강인한 특성을 만족할 뿐만 아니라 목표물을 정밀하게 지향하는 정밀 위치제어 성능을 가진 알고리즘을 구현함으로써 구동형 무기체계의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이동장비에 장착된 구동장치의 안정화성능 향상 기법 및 시스템과 그 이동장비를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is conceived to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a drive type weapon system mounted on a moving vehicle or a ship, which satisfies the robust characteristics of disturbance introduced from a vehicle or a ship, The present invention relates to a stabilization performance enhancement technique and system for a driving apparatus mounted on a mobile equipment capable of improving the reliability of a driving type weapon system by implementing an algorithm having a precise position control capability have.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동장비에 장착된 구동장치의 안정화성능 향상 기법은 (a) 구동장치 모델을 선형 표준형 2차 시스템으로 표현하는 단계;According to an aspect of the present invention, there is provided a stabilization performance enhancement method of a driving apparatus mounted on a mobile equipment, the method including: (a) expressing a driving apparatus model as a linear standard type secondary system;
(b) 시스템 변수의 가중치를 주는 LQ(Linear Quadratic) 제어법칙을 이용하여 목적함수를 최소화하는 최적상태 되먹임의 LQ 제어기를 설계하는 단계;(b) designing an LQ controller having an optimal state feedback minimizing an objective function using a linear quadratic (LQ) control law giving a weight of a system variable;
(c) 상기 (b)단계의 LQ 제어기를 상기 (a)단계의 구동장치 모델에 적용하여 폐루프 동적 시스템을 유도하는 단계;(c) applying the LQ controller of step (b) to the drive unit model of step (a) to derive a closed loop dynamic system;
(d) 상태변수의 해로 슬라이딩 모드 제어기(SMC)의 전환함수를 정의하고 이 전환함수를 미분하는 단계;(d) defining a switching function of the sliding mode controller (SMC) as a solution of the state variable and differentiating the switching function;
(e) 상기 (d)단계의 전환함수의 동역학을 표현하는 미분방정식으로 강인제어기에 대한 가변 구조 제어의 도달법칙을 정의하는 단계; 및(e) defining a reaching law of the variable structure control for the robust controller as a differential equation expressing the dynamics of the switching function in the step (d); And
(f) 상기 LQ 제어기와 상기 도달법칙을 기반으로 하는 비선형 슬라이딩 전환면을 통합하여 RLQSMC 제어기를 설계하는 단계;(f) designing an RLQSMC controller by integrating the non-linear sliding switching plane based on the LQ controller and the reaching law;
를 포함하여 구성된다..
또한, 상기 (a)단계에서 구동장치 모델을 수학식 Further, in the step (a)
로 표현하는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG.
또한, 상기 (b)단계에서 목적함수In addition, in the step (b)
(여기서, 는 양의 행렬이고 은 양의 상수이며 목적 가중치이다)로 정의하고,(here, Is a positive matrix Is a positive constant and is an objective weight)
상기 목적함수를 최소화하는 최적상태 되먹임의 LQ 제어기를 수학식The LQ controller of the optimum state feedback minimizing the objective function is expressed by Equation
(여기서, 는 최적 되먹임 이득이고 이며, 는 리카티(Riccati) 방정식의 유일해이다)로 정의하는 것을 특징으로 한다.(here, Is the optimal feedback gain Lt; Is the only solution to the Riccati equation).
또한, 상기 (c)단계에서 폐루프 동적 시스템을 수학식Further, in the step (c)
로 유도하는 것을 특징으로 한다..
또한, 상기 (d)단계에서 전환함수는In addition, in the step (d)
(여기서, 는 상수 벡터, 는 시스템 상태 변수, 는 상태변수의 초기치이다)로 정의하고,(here, Is a constant vector, Is a system state variable, Is the initial value of the state variable)
상기 전환함수를 미분하여 수학식By differentiating the switching function,
로 유도하는 것을 특징으로 한다..
또한, 상기 (e)단계에서 도달함수는In addition, in the step (e)
(여기서, 와 는 양의 대각 행렬(Positive Diagonal Matrix)과 양의 상수이고, 는 포화함수이다)(here, Wow Is a positive diagonal matrix and a positive constant, Is a saturating function)
로 정의하는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG.
또한, 상기 (f)단계에서 RLQSMC 제어기를 수학식In the step (f), the RLQSMC controller may be expressed by the following equation
로 정의하는 것을 특징으로 한다.
As shown in FIG.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동장비에 장착된 구동장치의 안정화성능 향상 시스템은 LQ 제어기와 슬라이딩 모드 제어기의 수정된 도달법칙을 기반으로 하는 비선형 슬라이딩 전환면을 통합한 RLQSMC 제어 알고리즘으로 제어하는 RLQSMC 제어기;In order to achieve the above object, a stabilization performance enhancement system of a driving apparatus mounted on a mobile equipment according to the present invention is a RLQSMC control algorithm that integrates a nonlinear sliding switching plane based on a modified arrival law of an LQ controller and a sliding mode controller An RLQSMC controller for controlling the RLQSMC controller;
상기 RLQSMC 제어기 후단에 위치하고 선형 표준형 2차 시스템으로 표현되는 구동장치 모델; 및A drive unit model located at the rear end of the RLQSMC controller and represented by a linear standard type secondary system; And
상기 구동장치 모델에서 출력하는 각속도를 적분하여 위상각을 출력하는 적분기; 를 포함하고,An integrator for integrating the angular velocity output from the drive unit model and outputting a phase angle; Lt; / RTI >
상기 각속도와 위상각을 상태변수로 되먹임하는 것을 특징으로 한다.And the angular velocity and phase angle are returned as state variables.
또한, 상기 RLQSMC 제어 알고리즘은 수학식Further, the RLQSMC control algorithm may be expressed by Equation
로 정의하는 것을 특징으로 한다.
As shown in FIG.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동장비는 상술한 구동장치의 안정화성능 향상 시스템을 포함하여 구성된다.In order to accomplish the above object, the mobile equipment according to the present invention comprises a stabilization performance improving system of the above driving apparatus.
또한, 상기 이동장비는 차량, 함정 또는 항공기이고, 구동장치는 구동용 무기체계인 것을 특징으로 한다.Further, the mobile equipment is a vehicle, a ship, or an aircraft, and the drive device is a driving weapon system.
상술한 과제의 해결 수단에 의하면, LQ 제어기의 특징인 최적제어 성능과 슬라이딩 모드 제어기의 특징인 강인성을 이동장비에 장착된 구동장치에 접목하여 과도상태와 정상상태에서 안정된 특성을 보이게 함으로써, 외란, 파라미터 변동, 그리고 비선형 요소가 포함된 구동장치에 안정된 제어 특성을 얻을 수 있고, 목표물 추적성능을 향상시킬 수 있다.According to the means for solving the problems described above, by combining the optimal control performance, which is a characteristic of the LQ controller, and the robustness, which is a feature of the sliding mode controller, with the driving apparatus mounted on the mobile equipment, stable characteristics are exhibited in the transient state and the steady state, It is possible to obtain stable control characteristics in a driving apparatus including a parameter variation and a nonlinear element, and to improve the target tracking performance.
도 1은 본 발명에 따른 LQ 제어기와 슬라이딩 모드 제어 알고리즘을 구동장치에 적용한 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명과 종래 LQR 제어기의 위치 제어 성능을 비교하여 나타낸 결과 그래프이다.1 is a block diagram of a system in which an LQ controller and a sliding mode control algorithm according to the present invention are applied to a driving apparatus.
2 is a graph showing a result of comparing the position control performance of the present invention and the conventional LQR controller.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.It is to be noted that the same components of the drawings are denoted by the same reference numerals and symbols as possible even if they are shown in different drawings.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Also, when a part is referred to as "including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise.
도 1은 본 발명에 따른 LQ 제어기와 슬라이딩 모드 제어 알고리즘을 구동장치에 적용한 시스템의 블록도로서, 그 구성은 RLQSMC(Robust Linear Quadratic Sliding-mode Control) 제어기(22)와 구동장치 모델(24) 및 적분기(26)로 표현되며 각속도 상태변수(ωm) 및 위치(위상각) 상태변수(θm)가 되먹임(feed back)되는 구조로 이루어진다.FIG. 1 is a block diagram of a system in which an LQ controller and a sliding mode control algorithm according to the present invention are applied to a driving apparatus, the structure of which is shown in a Robust Linear Quadratic Sliding-mode Control (RLQSMC) Is represented by an
먼저, 상기 구동장치 모델(24)을 선형 표준형 2차 시스템으로 표현하면 아래의 수학식 1과 같다.First, the
다음 RLQSMC 제어기(22)에서 시스템 변수의 가중치를 주는 LQ 제어법칙을 사용하는 최적 제어기의 설계는 다음 수학식 2의 목적함수를 최소화하여 이루어진다.The design of the optimal controller using the LQ control law giving the weight of the system variables in the
여기서, 는 양의 행렬이고 은 양의 상수이며 모두 목적 가중치이다.here, Is a positive matrix Are positive constants and are all objective weights.
상기 수학식 2의 목적함수를 최소화하는 최적상태 되먹임의 LQ 제어기는 다음 수학식 3과 같다.The LQ controller of the optimal state feedback minimizing the objective function of Equation (2) is expressed by Equation (3).
여기서, 는 최적 되먹임 이득이고 으로 정의된다.here, Is the optimal feedback gain .
또한, 는 아래 리카티(Riccati) 방정식(수학식 4)의 유일해이다.Also, Is the only one of the Riccati equations below (Equation 4).
상기 수학식 3인 최적상태 되먹임의 LQ 제어기를 수학식 1의 구동장치 모델(24)에 적용하여 폐루프 동적 시스템을 다음 수학식 5와 같이 유도한다.The closed loop dynamic system is derived as shown in Equation (5) by applying the optimal state feedback LQ controller of Equation (3) to the driving device model (24) of Equation (1).
다음 RLQSMC 제어기(22)에서 슬라이딩 모드 제어기의 전환함수(Switching Function) 는 다음 수학식 6의 상태변수의 해로 정의한다.In the
여기서, 는 상수 벡터, 는 시스템 상태 변수, 그리고 는 상태변수의 초기치이다.here, Is a constant vector, System state variables, and Is the initial value of the state variable.
한편, Lyapunov 함수의 안정성 조건을 만족하기 위해서 강인 제어기(Robust Controller)에 대한 가변 구조 제어(Variable Structure Control)의 도달법칙(Reaching Law)은 전환함수의 동역학을 표현하는 미분 방정식(Differential Equation)으로 정의할 수 있으며, 그 미분 방정식이 도달조건(Reaching Condition)이 된다.In order to satisfy the stability condition of the Lyapunov function, the Reaching Law of the Variable Structure Control for the Robust Controller is defined as a Differential Equation expressing the dynamics of the conversion function And the differential equation becomes a reaching condition.
본 발명에서 상기 도달법칙은 수정되어 다음의 수학식 7로 표현된다.In the present invention, the arrival law is modified and expressed by the following equation (7).
여기서, 와 는 양의 대각 행렬(Positive Diagonal Matrix)과 양의 상수이고, 는 포화 함수(Saturation function)이다.here, Wow Is a positive diagonal matrix and a positive constant, Is a saturation function.
상기 수학식 6을 미분하면 다음과 같은 수학식 8로 유도된다.If the above Equation (6) is differentiated, the following Equation (8) is derived.
이와 같은 LQ 제어기와 슬라이딩 모드 제어기의 수정된 도달법칙을 기반으로 하는 비선형 슬라이딩 전환면을 통합하면 아래의 수학식 9와 같이 수학식 7과 수학식 8은 같게 표현되고, 결국 RLQSMC 제어기(22)는 다음과 같은 수학식 10으로 표시된다.If the LQ controller and the nonlinear sliding switching plane based on the modified arrival law of the sliding mode controller are integrated, Equation (7) and Equation (8) are expressed as Equation (9) below. Consequently, the RLQSMC controller Is expressed by the following Equation (10).
이와 같이 하여 상기 구동장치 모델(24)에서 출력된 각속도 상태변수(ωm)는 RLQSMC 제어기(22)로 되먹임되면서, 적분기에서 적분되어 위상각 상태변수(θm)가 된다.In this way, the angular velocity state variable? M output from the
이 위상각 상태변수(θm)는 되먹임되어 목표 위상각(θr)과의 차(θm-θr)가 다시 RLQSMC 제어기(22)에 입력된다.
This phase is input to each of the state variables (θ m) is the feedback target phase angle difference (θ m -θ r) with the (θ r) again
도 2는 본 발명과 종래 LQR 제어기의 위치 제어 성능을 비교하여 나타낸 결과 그래프이다.2 is a graph showing a result of comparing the position control performance of the present invention and the conventional LQR controller.
시뮬레이션은 시스템에서 발생하는 외란과 파라미터 변동을 적용하기 위해 실제 시스템에서 진동과 소음을 발생시키는 요소인 마찰과 백래쉬을 적용하였다.In order to apply the disturbance and the parameter variation that occur in the system, the simulation applies friction and backlash which are vibration and noise generating elements in the real system.
그 결과 LQR(Linear Quadratic Regulator) 제어기에서는 진동과 소음이 발생하는 오버슈트와 언더슈트가 발생하지만 RLQSMC 제어기에서는 안정적인 결과를 보여줌을 알 수 있다.As a result, in the LQR (Linear Quadratic Regulator) controller, overshoot and undershoot that cause vibration and noise occur, but it shows stable result in RLQSMC controller.
결국, 본 발명에 따르면 LQ 제어기의 특성을 나타낼 뿐만 아니라 시스템에서 발생하는 외란, 파라미터 변동, 시스템의 비선형 특성에 강인함을 갖게 되는 것이다.
As a result, according to the present invention, not only the characteristic of the LQ controller but also the robustness to disturbance, parameter variation, and nonlinear characteristics of the system occur.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. In addition, it is a matter of course that various modifications and variations are possible without departing from the scope of the technical idea of the present invention by anyone having ordinary skill in the art.
본 발명은 이동하는 차량, 함정, 항공기와 같은 기동장비에 장착되는 구동시스템의 목표물 지향 성능을 요구하는 모든 시스템에 적용가능하며 기동장비로부터 유입되는 움직임(롤, 피치, 요)에 대한 강인성과 정밀한 위치제어 성능을 요구하는 장비에 필요한 알고리즘을 탑재 가능한 모든 시스템에 적용 가능하다.The present invention is applicable to all systems that require a target-oriented performance of a drive system mounted on a starting device such as a moving vehicle, a trap, an aircraft, and is capable of providing robustness against movement (roll, pitch, It can be applied to any system that can incorporate the necessary algorithms for equipment requiring position control capability.
그러므로 일반적인 구동시스템에 필요한 구동제어 알고리즘으로 활용 가능한 모든 분야에 본 발명에서 개발한 알고리즘을 적용할 수 있으며, 그 분야는 로봇의 관절제어, 정밀한 측정이나 가공이 필요한 산업용 가공 로봇, 기동장비에 장착된 구동용 무기체계 등 그 활용의 가치가 높다.Therefore, the algorithm developed in the present invention can be applied to all fields that can be used as a drive control algorithm required for a general drive system. The field of the robot can be applied to an industrial machining robot that requires joint control of a robot, precise measurement or machining, The driving weapon system is worth using.
22: RLQSMC 제어기 24: 구동장치 모델
26: 적분기22: RLQSMC controller 24: drive unit model
26: integrator
Claims (11)
(b) 시스템 변수의 가중치를 주는 LQ(Linear Quadratic) 제어법칙을 이용하여 목적함수를 최소화하는 최적상태 되먹임의 LQ 제어기를 설계하는 단계;
(c) 상기 (b)단계의 LQ 제어기를 상기 (a)단계의 구동장치 모델에 적용하여 폐루프 동적 시스템을 유도하는 단계;
(d) 상태변수의 해로 슬라이딩 모드 제어기(SMC)의 전환함수를 정의하고 이 전환함수를 미분하는 단계;
(e) 상기 (d)단계의 전환함수의 동역학을 표현하는 미분방정식으로 강인제어기에 대한 가변 구조 제어의 도달법칙을 정의하는 단계; 및
(f) 상기 LQ 제어기와 상기 도달법칙을 기반으로 하는 비선형 슬라이딩 전환면을 통합하여 RLQSMC 제어기를 설계하는 단계;
를 포함하는 이동장비에 장착된 구동장치의 안정화성능 향상 기법.(a) expressing a drive unit model as a linear standard secondary system;
(b) designing an LQ controller having an optimal state feedback minimizing an objective function using a linear quadratic (LQ) control law giving a weight of a system variable;
(c) applying the LQ controller of step (b) to the drive unit model of step (a) to derive a closed loop dynamic system;
(d) defining a switching function of the sliding mode controller (SMC) as a solution of the state variable and differentiating the switching function;
(e) defining a reaching law of the variable structure control for the robust controller as a differential equation expressing the dynamics of the switching function in the step (d); And
(f) designing an RLQSMC controller by integrating the non-linear sliding switching plane based on the LQ controller and the reaching law;
A stabilization performance enhancement technique of a driving apparatus mounted on a mobile equipment including a mobile terminal.
상기 (a)단계에서 구동장치 모델을 수학식
로 표현하는 것을 특징으로 하는 이동장비에 장착된 구동장치의 안정화성능 향상 기법.The method according to claim 1,
In the step (a)
Wherein the stabilization performance enhancement method of the driving apparatus mounted on the mobile equipment is characterized by expressing the stabilization performance of the driving apparatus mounted on the mobile equipment.
상기 (b)단계에서 목적함수
(여기서, 는 양의 행렬이고 은 양의 상수이며 목적 가중치이다)로 정의하고,
상기 목적함수를 최소화하는 최적상태 되먹임의 LQ 제어기를 수학식
(여기서, 는 최적 되먹임 이득이고 으로 정의되며, 는 리카티(Riccati) 방정식의 유일해이다)로 정의하는 것을 특징으로 하는 이동장비에 장착된 구동장치의 안정화성능 향상 기법.The method according to claim 1,
In the step (b)
(here, Is a positive matrix Is a positive constant and is an objective weight)
The LQ controller of the optimum state feedback minimizing the objective function is expressed by Equation
(here, Is the optimal feedback gain Lt; / RTI > Is a unique equation for the Riccati equation). ≪ / RTI >
상기 (c)단계에서 폐루프 동적 시스템을 수학식
로 유도하는 것을 특징으로 하는 이동장비에 장착된 구동장치의 안정화성능 향상 기법.The method according to claim 1,
In the step (c), the closed loop dynamic system is calculated by the following equation
Wherein the stabilizing performance of the driving device mounted on the mobile equipment is improved.
상기 (d)단계에서 전환함수는
(여기서, 는 상수 벡터, 는 시스템 상태 변수, 는 상태변수의 초기치이다)로 정의하고,
상기 전환함수를 미분하여 수학식
로 유도하는 것을 특징으로 하는 이동장비에 장착된 구동장치의 안정화성능 향상 기법.The method according to claim 1,
In the step (d)
(here, Is a constant vector, Is a system state variable, Is the initial value of the state variable)
By differentiating the switching function,
Wherein the stabilizing performance of the driving device mounted on the mobile equipment is improved.
상기 (e)단계에서 도달함수는
(여기서, 와 는 양의 대각 행렬(Positive Diagonal Matrix)과 양의 상수이고, 는 포화함수이다)
로 정의하는 것을 특징으로 하는 이동장비에 장착된 구동장치의 안정화성능 향상 기법.The method according to claim 1,
In the step (e), the reaching function is
(here, Wow Is a positive diagonal matrix and a positive constant, Is a saturating function)
Wherein the stabilization performance improving method is a stabilization performance enhancement method of a driving apparatus mounted on a mobile equipment.
상기 (f)단계에서 RLQSMC 제어기를 수학식
로 정의하는 것을 특징으로 하는 이동장비에 장착된 구동장치의 안정화성능 향상 기법.The method according to claim 1,
In the step (f), the RLQSMC controller
Wherein the stabilization performance improving method is a stabilization performance enhancement method of a driving apparatus mounted on a mobile equipment.
상기 RLQSMC 제어기 후단에 위치하고 선형 표준형 2차 시스템으로 표현되는 구동장치 모델; 및
상기 구동장치 모델에서 출력하는 각속도를 적분하여 위상각을 출력하는 적분기; 를 포함하고,
상기 각속도와 위상각을 상태변수로 되먹임하는 것을 특징으로 하는 이동장비에 장착된 구동장치의 안정화성능 향상 시스템.RLQSMC controller which controls by LLQSMC control algorithm which integrates LQ controller and nonlinear sliding switching plane based on modified arrival law of sliding mode controller;
A drive unit model located at the rear end of the RLQSMC controller and represented by a linear standard type secondary system; And
An integrator for integrating the angular velocity output from the drive unit model and outputting a phase angle; Lt; / RTI >
And the angular velocity and the phase angle are fed back as state variables.
상기 RLQSMC 제어 알고리즘은 수학식
로 정의하는 것을 특징으로 하는 이동장비에 장착된 구동장치의 안정화성능 향상 시스템.9. The method of claim 8,
The RLQSMC control algorithm is expressed by Equation
Wherein the stabilization performance improving system of the driving apparatus mounted on the mobile equipment is defined as:
상기 이동장비는 차량, 함정 또는 항공기이고, 구동장치는 구동용 무기체계인 것을 특징으로 하는 이동장비.11. The method of claim 10,
Wherein the mobile equipment is a vehicle, a vessel or an aircraft, and the drive is a drive weapon system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130057642A KR101434310B1 (en) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Stabilization enhancement method of drive unit mounted on moving equipment and system, that moving equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130057642A KR101434310B1 (en) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Stabilization enhancement method of drive unit mounted on moving equipment and system, that moving equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101434310B1 true KR101434310B1 (en) | 2014-08-26 |
Family
ID=51751346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020130057642A KR101434310B1 (en) | 2013-05-22 | 2013-05-22 | Stabilization enhancement method of drive unit mounted on moving equipment and system, that moving equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101434310B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110515389A (en) * | 2018-09-25 | 2019-11-29 | 浙江工业大学 | A kind of calm method of the adaptive set time posture of rigid aircraft considering actuator constraints problem |
CN112180732A (en) * | 2020-10-14 | 2021-01-05 | 燕山大学 | Hydraulic drive unit sliding mode controlled foot type robot driving method and system |
CN115071732A (en) * | 2022-07-14 | 2022-09-20 | 东风商用车有限公司 | SMC (sheet molding compound) commercial vehicle intelligent driving transverse control method based on LQR (Linear quadratic response) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005293564A (en) | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Sodick Co Ltd | Position control device having sliding mode controller |
US20080097658A1 (en) | 2004-11-08 | 2008-04-24 | Shue Shyhpyng J | Flight Control System Having a Three Control Loop Design |
KR20080067087A (en) * | 2007-01-15 | 2008-07-18 | 고종선 | Gain having method for speed and position control of actuator |
KR20110115466A (en) * | 2010-04-15 | 2011-10-21 | 국방과학연구소 | Design method of a flight control system for vertical line following guidance |
-
2013
- 2013-05-22 KR KR1020130057642A patent/KR101434310B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005293564A (en) | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Sodick Co Ltd | Position control device having sliding mode controller |
US20080097658A1 (en) | 2004-11-08 | 2008-04-24 | Shue Shyhpyng J | Flight Control System Having a Three Control Loop Design |
KR20080067087A (en) * | 2007-01-15 | 2008-07-18 | 고종선 | Gain having method for speed and position control of actuator |
KR20110115466A (en) * | 2010-04-15 | 2011-10-21 | 국방과학연구소 | Design method of a flight control system for vertical line following guidance |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110515389A (en) * | 2018-09-25 | 2019-11-29 | 浙江工业大学 | A kind of calm method of the adaptive set time posture of rigid aircraft considering actuator constraints problem |
CN110515389B (en) * | 2018-09-25 | 2022-06-17 | 浙江工业大学 | Rigid aircraft self-adaptive fixed-time attitude stabilization method considering actuator limitation problem |
CN112180732A (en) * | 2020-10-14 | 2021-01-05 | 燕山大学 | Hydraulic drive unit sliding mode controlled foot type robot driving method and system |
CN112180732B (en) * | 2020-10-14 | 2021-11-30 | 燕山大学 | Hydraulic drive unit sliding mode controlled foot type robot driving method and system |
CN115071732A (en) * | 2022-07-14 | 2022-09-20 | 东风商用车有限公司 | SMC (sheet molding compound) commercial vehicle intelligent driving transverse control method based on LQR (Linear quadratic response) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mondal et al. | Adaptive second-order sliding mode controller for a twin rotor multi-input–multi-output system | |
Shao et al. | Back-stepping robust trajectory linearization control for hypersonic reentry vehicle via novel tracking differentiator | |
US8040098B2 (en) | Position controller | |
Cruz-Ortiz et al. | Sliding-mode control of full-state constraint nonlinear systems: A barrier lyapunov function approach | |
US11305969B2 (en) | Control of overhead cranes | |
CN107678277A (en) | A kind of sliding-mode control in double pendulum bridge crane nonlinear sliding mode face | |
KR101434310B1 (en) | Stabilization enhancement method of drive unit mounted on moving equipment and system, that moving equipment | |
Simon et al. | Reference tracking MPC using terminal set scaling | |
Dhadekar et al. | UDE-based decoupled full-order sliding mode control for a class of uncertain nonlinear MIMO systems | |
WO2018173654A1 (en) | Method for designing filter of delay compensator, feedback control method using same, and motor control device | |
Mohammed et al. | A robust input shaper for trajectory control of overhead cranes with non-zero initial states | |
JP2005085074A (en) | Position controller | |
Hackl et al. | Contributions to non-identifier based adaptive control in mechatronics | |
KR20210022696A (en) | Feedback control method, and feedback control device | |
Kaan et al. | Position control of a ball & beam experimental setup based on sliding mode controller | |
Oliveira et al. | Global stability and simultaneous compensation of state and output delays for nonlinear systems via output-feedback sliding mode control | |
Wang et al. | Observer-based robust impact angle control three-dimensional guidance laws with autopilot lag | |
JP4982905B2 (en) | Control method and control apparatus | |
Fulwani et al. | Design of sliding mode controller with actuator saturation | |
Hu et al. | Study of model-free adaptive data-driven SMC algorithm | |
Khan et al. | Robust dynamic integral sliding mode for MIMO nonlinear systems operating under matched and unmatched uncertainties | |
Singh et al. | Prescribed-time adaptive constraint control of an uncertain nonlinear 2-DOF helicopter | |
Rascón et al. | Improving first order sliding mode control on second order mechanical systems | |
RU2566339C2 (en) | Closed-loop control system | |
Guerra et al. | ε-invariant output stabilization: Homogeneous approach and dead zone compensation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170728 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180725 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190729 Year of fee payment: 6 |