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Digital PID Control based on GA and Model Matching method for the Application to a DC Motor
유희한(Heui-Han Yoo),소명옥(Myung-Ok So),이윤형(Yun-Hyung Lee),정병건(Byung-Gun Jung) 한국마린엔지니어링학회 2006 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2006 No.-
The aim of this paper is to design a speed controller of a DC motor by selection of a PID parameters using genetic algorithm with reference model and model matching method. The model of a DC motor is considered as a typical non-oscillatory, second-order system. And this paper compares three kind of method for the selection of PID parameters. One is the controller design by the genetic algorithm, second is the controller design by the model matching method, third is the controller design by Ziegler and Nichols method. It was found that the PID parameters adjustment by the genetic algorithm is better than the Ziegler & Nichols’ method. And also found that the results of the method by the genetic algorithm is nearly same as the model matching method which is analytical method.
RCGA를 이용한 도립진자 시스템의 파라미터 추정 및 안정화 제어
안종갑,이윤형,유희한,소명옥,진강규,Ahn, Jong-Kap,Lee, Yun-Hyung,Yoo, Heui-Han,So, Myung-Ok,Jin, Gang-Gyoo 한국마린엔지니어링학회 2006 한국마린엔지니어링학회지 Vol.30 No.6
This paper presents a scheme for the parameter estimation and stabilization of unstable systems, such as inverted pendulum systems. First a stable feedback loop is constructed for an inverted pendulum system and then its parameters are estimated based on input-output data, a real-coded genetic algorithm(RCGA) and the model adjustment technique. Then, a PI-type LQ control scheme is designed based on the estimated model. The performance of the proposed algorithm is demonstrated through a set of simulation and experiment.
소명옥(Myung-ok So),유희한(Heui-Han Yoo),진선호(Sun-Ho Jin),이병찬(Byung-chan Lee),신선근(Sun-Gun Shin),최재준(Jae-Jun Choi) 한국마린엔지니어링학회 2003 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2003 No.-
The amount of container freight continuously has been increased, and the low efficiency of container crane causes jamming frequently in transportation and cargo handling at port. The conventional control techniques based on a mathematical model are not well suited for dealing with ill-defined and uncertain systems. Recently, Fuzzy control has been successfully applied to a wide variety of practical problems as robots, automatic train operation system, etc. In this paper, a fuzzy controller for container crane is proposed to accomplish a design of improved control system for minimizing the swing motion at destination. In this scheme a mathematical model for the system is obtained in state space form. Finally, to exhibit the tracking performance and robustness of the proposed controller, computer simulations were carried out with various references, parameter variations and disturbances.
RCGA 기법을 이용한 컨테이너 크레인의 T-S 퍼지 모델링
이윤형(Yun-Hyung Lee),유희한(Heui-Han Yoo),정병건(Byung-Gun Jung),소명옥(Myung-Ok So),진강규(Gang-Gyoo Jin),오세준(Sea-June Oh) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회지 Vol.31 No.8
비선형성이 강한 컨테이너 크레인은 작업 시에 호이스트 와이어로프의 길이와 화물의 질량 변화로 인해 더욱 복잡한 동역학적 특성을 나타낸다. 이 같은 복잡한 비선형시스템을 다루기 위해 퍼지로직이 종종 사용되는데, 특히 각 퍼지 규칙의 결론부를 상태 방정식으로 표현하는 T-S 퍼지모델이 대표적인 방법이다. 본 논문에서는 T-S 퍼지모델을 이용하여 호이스트 와이어로프의 길이나, 화물의 질량이 변화하는 환경에서도 컨테이너 크레인의 동특성을 표현할 수 있는 퍼지모델을 얻는 방법을 제안한다. 이때, 퍼지모델의 소속함수 파라미터는 RCGA가 결합된 모델조정기법을 통해 최적으로 조정된다. 이렇게 구현한 퍼지모델과 컨테이너 크레인 비선형시스템의 개루프 응답을 비교하여 그 유효성을 확인한다. In this paper, we focuses on the development of Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy modeling in a nonlinear container crane system. A T-S fuzzy model is characterized by fuzzy if-then rules which represent the locally input-output relationship whose consequence part is described by a state space equation as subsystem. The T-S fuzzy model in container cranes first obtains a few number of linear models according to operation conditions and blends these conditions using fuzzy membership functions. Parameters of the membership functions are adjusted by a RCGA to have same dynamic characteristics with nonlinear system of a container crane. Simulations are given to illustrate the performance of T-S fuzzy model.
RCGA 기법을 이용한 컨테이너 크레인의 최적 상태 피드백 제어
이윤형(Yun-Hyung Lee),유희한(Heui-Han Yoo),조권회(Kwon-Hae Cho),소명옥(Myung-Ok So) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회지 Vol.31 No.3
항만의 하역 향상성을 위해 그동안 컨테이너 크레인의 작업효율을 높이는 연구가 진행되어 왔다. 특히 화물이 목표치에 도달했을 때 흔들림을 단시간에 제어하는 데 초점이 맞추어져 왔다 일반적으로 컨테이너 크레인을 제어하기 위해서 PID 제어나 LQ제어가 주로 사용되었는데, 이는 제어기 설계가 용이하고, 주어진 제어 환경 하에서 우수한 제어성능을 발휘하기 때문이다 본 연구에서는 LQ 제어의 관점에서 실수코딩 유전알고리즘을 이용한 상태 피드백 제어기의 설계 방법을 제안한다. 즉, 설수코딩 유전알고리즘올 이용하여 상태 피드벡 이득을 탐색하는 방법이다. 실수코딩 유전알고리즘은 주어진 목적함수가 최소가 되도록 상태 피드백 이득을 최적으로 탐색한다. 컴퓨터 시율레이션은 이렇게 탐색한 상태 피드백 이득을 컨테이너 크레인의 선형 및 비선형 모델에 적용하여 그 유효성을 확인한다. The container crane is one of the most important equipments at container terminal. If its working time in cycle could be reduced then container terminal efficiency and service level can be increased So there are many efforts to reduce working time of container cranes. It means how to design the controller with good performance which has small overshoot and swing motion of container crane. We, in this paper, present a state feedback controller based on LQ theory incorporating a RCGA which means real-coded genetic algorithm RCGA can search state feedback gains under given objective function. A set of simulation works are carried out in order to prove the control effectiveness of the proposed methods.
RCGA 기법을 이용한 컨테이너 크레인의 상태 피드백 제어
이윤형(Yun-Hyung Lee),소명옥(Myung-Ok So),유희한(Heui-Han Yoo),조권회(Kwon-Hae Cho) 한국항해항만학회 2006 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.3 No.1
The container crane is one of the most important equipment in container terminal. If its working time in cycle could be reduced then container terminal efficiency and service level can be increased. So there are many efforts to reduce working time of container crane. It means how to design the controller with good performance which has small overshoot and swing motion of container crane. We, in this paper, present a state feedback controller not based on LQ theory but RCGA which means real-coded genetic algorithms. RCGA can search state feedback gains in given objective function. several cases of simulations are carried out in order to prove the control. effectiveness of the proposed methods. 컨테이너 크레인은 항만전체 하역 효율에 큰 영향을 미치는 하역 장비로서 그동안 컨테이너 크레인의 작업효율을 높이는 연구가 진행되어 왔다. 특히 화물이 목표치에 도달했을 때 흔들림을 단시간에 제어하는 데 초점이 맞추어져 왔다. 일반적으로 컨테이너 크레인을 제어하기 위해서 PID제어나 LQ제어가 주로 사용되었는데, 이는 제어기 설계가 용이하고, 주어진 제어 환경 하에서 우수한 제어성능을 발휘하기 때문이다. 본 연구에서는 LQ 제어의 관점에서 실수코딩 유전알고리즘을 이용한 상태 피드백 제어기의 설계 방법을 제안한다. 즉, 실수코딩 유전알고리즘을 이용하여 상태 피드백 이득을 탐색하는 방법이다. 실수코딩 유전알고리즘은 주어진 목적함수를 최소가 되도록 상태 피드백 이득을 최적으로 탐색한다. 컴퓨터 시뮬레이션은 이렇게 탐색한 상태 피드백 이득을 컨테이너 크레인의 선형 및 비선형 모텔에 적용하여 그 유효성을 확인한다.
축소차수 관측기를 이용한 시소시스템의 Pl형 상태피드백 제어
류기탁(Ki-Tak Ryu),이윤형(Yun-Hyung Lee),유희한(Heui-Han Yoo),정병건(Byung-Gun Jung),김종수(Jong-Su Kim),소명옥(Myung-Ok So) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회지 Vol.31 No.10
본 논문에서는 시소 시스템에 Pl형의 상태 피드백 제어기와 축소차수 관측기를 결합한 제어시스템을 적용하여 시소 시스템의 안정화 문제를 다루었다. LQ 이론에 근간을 두는 Pl형의 상태 피드백 제어기는 계단상의 외란이나 잡음에 대해 양호한 성능을 가지도록 오차에 대한 새로운 상태변수를 고려한 제어기이다. 축소차수 관측기는 상태변수의 계측이 어려운 경우나 경제적인 이유로 센서의 부착이 어려운 경우에 종종 사용되는데 본 논문에서는 시소 시스템의 각도와 대차의 위치로부터 시소의 각속도와 대차의 속도를 추정하기 위해 사용된다. 여러 초기조건과 외란이 인가되는 환경 하에서 실시한 시뮬레이션을 통해 본 논문에서 목적으로 하는 시소 시스템의 안정화가 가능함을 보인다. In this paper, a seesaw system composed with a moving cart on the rail and seesaw frame is made to demonstrate the effectiveness of the control theory. The control aim is to maintain an equilibrium of seesaw frame in spite of various initial conditions and an allowable disturbance. To solve this control problem, a PI-type state feedback controller using reduced-order observer is implemented and applied to the seesaw system. The reduced-order observer can be used to estimate the state variables in the case of the limit of sensor number or the constraint on setting sensors and the cost. A series of simulation are carried out to verify the effectiveness of the control system.