임의발생 불확실성 및 외란을 고려한 시간지연시스템의 강인비약성 H∞ 제어기 설계 알고리듬

양승협,백승현,이준영,박홍배 대한전자공학회 2015 전자공학회논문지 Vol.52 No.12

본 논문에서는 임의적으로 발생하는 폴리토프 불확실성과 외란을 고려한 시간지연시스템의 강인비약성 제어기설계 알고리듬을 다룬다. 먼저 임의적으로 발생하는 불확실성과 외란을 가지는 시간지연시스템을 설계하고, Lyapunov 안정성 분석과 성능지수를 기반으로 강인비약성 제어기가 존재하기 위한 충분조건을 선형행렬부등식(LMI, linear matrix inequality)의 형태로 제시한다. 구한 충분조건은 변수치환과 슈어 여수(Schur complement) 정리를 바탕으로 파라미터의 함수를 포함한 파라미터화 선형행렬부등식(PLMI, parameterized linear matrix inequality)으로 표현할 수 있으므로 PLMI의 모든 해로부터 제어기이득과 비약성을 만족하는 제어기 섭동영역 및 성능을 만족하는 노옴 한계치 를 한번에 구할 수 있다. 마지막으로 예제와 모의실험에서 제안한 강인비약성 제어기가 임의적으로 발생하는 불확실성 및 외란, 시간지연이 있더라도 폐루프시스템을 안정화시키고 성능을 보장함을 확인하고 확정적인 불확실성을 기반으로 설계한 제어기와 성능을 비교한다. This paper provides a robust and non-fragile controller design algorithm for time-delayed systems with randomly occurring polytopic uncertainties and disturbances. First, we design time-delayed system considering randomly occurring uncertainties and disturbances. Next, The sufficient condition for the existence of robust and non-fragile controller is presented by LMI(linear matrix inequality) using Lyapunov stability analysis and performance measure. Since the obtained condition can be expressed as a PLMI(parameterized linear matrix inequality) by changes of variables and Schur complement, all solutions including controller gain, degrees of controller satisfying non-fragility, norm bound can be calculated simultaneously. Finally, numerical examples are given to illustrate the performance and the effectiveness of the proposed robust and non-fragile controller compared with the deterministic uncertainty model even though there exists randomly occurring uncertainties, disturbances and time delays.

임의발생 불확실성 및 외란을 고려한 시간지연시스템의 강인비약성 H<SUB>∞</SUB> 제어기 설계 알고리듬

양승협(Seung Hyeop Yang),백승현(Seung Hyun Paik),이준영(Jun Yeong Lee),박홍배(Hong Bae Park) 대한전자공학회 2015 전자공학회논문지 Vol.52 No.12

본 논문에서는 임의적으로 발생하는 폴리토프 불확실성과 외란을 고려한 시간지연시스템의 강인비약성 H∞ 제어기설계 알고리듬을 다룬다. 먼저 임의적으로 발생하는 불확실성과 외란을 가지는 시간지연시스템을 설계하고, Lyapunov 안정성 분석과 H∞ 성능지수를 기반으로 강인비약성 H∞ 제어기가 존재하기 위한 충분조건을 선형행렬부등식(LMI, linear matrix inequality)의 형태로 제시한다. 구한 충분조건은 변수치환과 슈어 여수(Schur complement) 정리를 바탕으로 파라미터의 함수를 포함한 파라미터화 선형행렬부등식(PLMI, parameterized linear matrix inequality)으로 표현할 수 있으므로 PLMI의 모든 해로부터 제어기이득과 비약성을 만족하는 제어기 섭동영역 및 H∞ 성능을 만족하는 노옴 한계치 γ를 한번에 구할 수 있다. 마지막으로 예제와 모의실험에서 제안한 강인비약성 H∞ 제어기가 임의적으로 발생하는 불확실성 및 외란, 시간지연이 있더라도 폐루프시스템을 안정화시키고 H∞ 성능을 보장함을 확인하고 확정적인 불확실성을 기반으로 설계한 제어기와 성능을 비교한다. This paper provides a robust and non-fragile H∞ controller design algorithm for time-delayed systems with randomly occurring polytopic uncertainties and disturbances. First, we design time-delayed system considering randomly occurring uncertainties and disturbances. Next, The sufficient condition for the existence of robust and non-fragile H∞ controller is presented by LMI(linear matrix inequality) using Lyapunov stability analysis and H∞ performance measure. Since the obtained condition can be expressed as a PLMI(parameterized linear matrix inequality) by changes of variables and Schur complement, all solutions including controller gain, degrees of controller satisfying non-fragility, H∞ norm bound γ can be calculated simultaneously. Finally, numerical examples are given to illustrate the performance and the effectiveness of the proposed robust and non-fragile H∞ controller compared with the deterministic uncertainty model even though there exists randomly occurring uncertainties, disturbances and time delays.

시간지연을 가지는 비선형 상호연결시스템의 견실비약성 분산 퍼지모델 제어기법

김준기,양승협,권영신,방경호,박홍배 대한전자공학회 2010 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.47 No.6

In general, due to the interactions among subsystems, it is difficult to design an decentralized controller for nonlinear interconnected systems. In this study, the model of nonlinear interconnected systems is studied via decentralized fuzzy control method with time delay and polytopic uncertainty. First, the nonlinear interconnected system is represented by an equivalent Takagi-Sugeno type fuzzy model. And the represented model can be rewritten as Parameterized Linear Matrix Inequalities(PLMIs), that is, LMIs whose coefficients are functions of a parameter confined to a compact set. We show that the resulting fuzzy controller guarantees the asymptotic stability and disturbance attenuation of the closed-loop system in spite of controller gain variations within a resulted polytopic region by example and simulations.

시간지연을 가지는 비선형 상호연결시스템의 견실비약성 $H_{\infty}$ 분산 퍼지모델 제어기법

김준기,양승협,권영신,방경호,박홍배,Kim, Joon-Ki,Yang, Seung-Hyeop,Kwon, Yeong-Sin,Bang, Kyung-Ho,Park, Hong-Bae 대한전자공학회 2010 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.47 No.6

본 논문에서는 폴리토프 불확실성과 시간지연, 그리고 제어기 섭동을 가지는 비선형 상호연결시스템의 상태궤환 제어기에 대한 견실비약성 $H_{\infty}$ 분산 퍼지제어기 설계 방법을 다룬다. 먼저 시간지연을 가지는 비선형 상호연결시스템을 Takagi-Sugeno 퍼지모델로 나타내고, 이로부터 지연종속 견실비약성 $H_{\infty}$ 퍼지제어기가 존재하기 위한 충분조건, 제어기 설계방법 및 비약성을 만족하는 제어기의 꽉찬집합(compact set)을 제시한다. 이 때 제시한 조건은 변수치환과 슈어여수(Schur complement)정리를 통해 선형행렬부등식(LMI: Linear Matrix Inequality)의 계수가 꽉찬 집합 내의 파라미터의 함수로 정의되는 파라미터화 선형행렬부등식(PLMIs: Parameterized Linear Matrix Inequalities)으로 표현되며, 이를 완화기법(relaxation technique)를 사용하여 유한개의 선형행렬부등식으로 변환하고, 제어기와 비약성을 만족하는 제어기 영역을 구한다. 마지막으로 예제와 모의실험을 통해 불확실성과 시간지연, 제어기이득 섭동에도 불구하고 제안한 퍼지제어기가 폐루프시스템을 안정화시키고 외란감쇠를 보장함을 확인한다. In general, due to the interactions among subsystems, it is difficult to design an decentralized controller for nonlinear interconnected systems. In this study, the model of nonlinear interconnected systems is studied via decentralized fuzzy control method with time delay and polytopic uncertainty. First, the nonlinear interconnected system is represented by an equivalent Takagi-Sugeno type fuzzy model. And the represented model can be rewritten as Parameterized Linear Matrix Inequalities(PLMIs), that is, LMIs whose coefficients are functions of a parameter confined to a compact set. We show that the resulting fuzzy controller guarantees the asymptotic stability and disturbance attenuation of the closed-loop system in spite of controller gain variations within a resulted polytopic region by example and simulations.

변수 불확실성을 가지는 시스템에 대한 견실비약성 $H_{\infty}$ 칼만형필터 설계: PLMI 접근법

김준기,양승협,방경호,박홍배,Kim, Joon Ki,Yang, Seung Hyeop,Bang, Kyung Ho,Park, Hong Bae 대한전자공학회 2012 전자공학회논문지 Vol.49 No.10

본 논문에서는 변수 불확실성과 필터이득 섭동을 가지는 시스템에 대한 견실비약성 $H_{\infty}$ 칼만형필터 설계기법을 제안한다. 필터가 존재할 충분조건과 견실비약성 $H_{\infty}$ 필터 설계기법을 선형행렬부등식 (LMI: Linear Matrix Inequality 접근법으로 제안하고 시스템과 필터의 불확실성을 매개변수화 선형행렬부등식(PLMI: Parameterized Linear Matrix Inequality)으로 구조화된 불확실성의 형태로 표현한 후 Lyapunov 함수를 통해 시스템의 불확실성과 더불어 필터이득섭동을 고려한 칼만형 $H_{\infty}$ 필터가 존재할 충분조건과 필터설계기법을 PLMI 형태로 보인다. PLMI는 무한개의 LMI의 형태로 나타나므로 완화기법(relaxation technique)을 적용하여 유한개의 LMI의 형태로 변환한 후 견실하고 최적화된 필터이득과 필터섭동범위를 계산하고, 예제와 모의실험을 통해 제시된 필터의 타당성을 검증한다. In this paper, we describe the synthesis of robust and non-fragile Kalman filter design for a class of uncertain linear system with polytopic uncertainties and filter gain variations. The sufficient condition of filter existence, the design method of robust non-fragile filter, and the measure of non-fragility in filter are presented via LMIs(Linear Matrix Inequality) technique. And the obtained sufficient condition can be represented as PLMIs(parameterized linear matrix inequalities) that is, coefficients of LMIs are functions of a parameter confined to a compact set. Since PLMIs generate infinite LMIs, we use relaxation technique, find the finite solution for robust non-fragile filter, and show that the resulting filter guarantees the asymptotic stability with parameter uncertainties and filter fragility. Finally, a numerical example will be shown.

칼만필터의 견실한 추적 알고리듬 : 매개변수화 LMI 접근법

김준기,이상주,양승협,박홍배 대한전기학회 2011 정보 및 제어 심포지엄 논문집 Vol.2011 No.10

시간지연을 가지는 비선형 상호연결시스템의 견실비약성 H<SUB>∞</SUB> 분산 퍼지모델 제어기법

김준기(Joon Ki Kim),양승협(Seung Hyeop Yang),권영신(Yeong Sin Kwon),방경호(Kyung Ho Bang),박홍배(Hong Bae Park) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.47 No.6

본 논문에서는 폴리토프 불확실성과 시간지연, 그리고 제어기 섭동을 가지는 비선형 상호연결시스템의 상태궤환 제어기에 대한 견실비약성 H<SUB>∞</SUB> 분산 퍼지제어기 설계 방법을 다룬다. 먼저 시간지연을 가지는 비선형 상호연결시스템을 Takagi-Sugeno 퍼지모델로 나타내고, 이로부터 지연종속 견실비약성 H<SUB>∞</SUB> 퍼지제어기가 존재하기 위한 충분조건, 제어기 설계방법 및 비약성을 만족하는 제어기의 꽉찬집합(compact set)을 제시한다. 이 때 제시한 조건은 변수치환과 슈어여수(Schur complement)정리를 통해 선형행렬부등식(LMI: Linear Matrix Inequality)의 계수가 꽉찬 집합 내의 파라미터의 함수로 정의되는 파라미터화 선형행렬부등식(PLMIs: Parameterized Linear Matrix Inequalities)으로 표현되며, 이를 완화기법(relaxation technique)를 사용하여 유한개의 선형행렬부등식으로 변환하고, 제어기와 비약성을 만족하는 제어기 영역을 구한다. 마지막으로 예제와 모의실험을 통해 불확실성과 시간지연, 제어기이득 섭동에도 불구하고 제안한 퍼지제어기가 폐루프시스템을 안정화시키고 외란감쇠를 보장함을 확인한다. In general, due to the interactions among subsystems, it is difficult to design an decentralized controller for nonlinear interconnected systems. In this study, the model of nonlinear interconnected systems is studied via decentralized fuzzy control method with time delay and polytopic uncertainty. First, the nonlinear interconnected system is represented by an equivalent Takagi-Sugeno type fuzzy model. And the represented model can be rewritten as Parameterized Linear Matrix Inequalities(PLMIs), that is, LMIs whose coefficients are functions of a parameter confined to a compact set. We show that the resulting fuzzy controller guarantees the asymptotic stability and disturbance attenuation of the closed-loop system in spite of controller gain variations within a resulted polytopic region by example and simulations.

변수 불확실성을 가지는 시스템에 대한 견실비약성 H∞ 칼만형필터 설계

김준기(Joon Ki Kim),양승협(Seung Hyeop Yang),방경호(Kyung Ho Bang),박홍배(Hong Bae Park) 대한전자공학회 2012 전자공학회논문지 Vol.49 No.10

본 논문에서는 변수 불확실성과 필터이득 섭동을 가지는 시스템에 대한 견실비약성 H∞ 칼만형필터 설계기법을 제안한다. 필터가 존재할 충분조건과 견실비약성 H∞ 필터 설계기법을 선형행렬부등식 (LMI: Linear Matrix Inequality 접근법으로 제안하고 시스템과 필터의 불확실성을 매개변수화 선형행렬부등식(PLMI: Parameterized Linear Matrix Inequality)으로 구조화된 불확실성의 형태로 표현한 후 Lyapunov 함수를 통해 시스템의 불확실성과 더불어 필터이득섭동을 고려한 칼만형 H∞ 필터가 존재할 충분조건과 필터설계기법을 PLMI 형태로 보인다. PLMI는 무한개의 LMI의 형태로 나타나므로 완화기법(relaxation technique)을 적용하여 유한개의 LMI의 형태로 변환한 후 견실하고 최적화된 필터이득과 필터섭동범위를 계산하고, 예제와 모의실험을 통해 제시된 필터의 타당성을 검증한다. In this paper, we describe the synthesis of robust and non-fragile Kalman filter design for a class of uncertain linear system with polytopic uncertainties and filter gain variations. The sufficient condition of filter existence, the design method of robust non-fragile filter, and the measure of non-fragility in filter are presented via LMIs(Linear Matrix Inequality) technique. And the obtained sufficient condition can be represented as PLMIs(parameterized linear matrix inequalities) that is, coefficients of LMIs are functions of a parameter confined to a compact set. Since PLMIs generate infinite LMIs, we use relaxation technique, find the finite solution for robust non-fragile filter, and show that the resulting filter guarantees the asymptotic stability with parameter uncertainties and filter fragility. Finally, a numerical example will be shown.

융합형 단말을 위한 IPv6/Mobile IPv6 기반이동성 지원 플랫폼 기술

김원기(Won Ki Kim),김상태(Sang Tae Kim),오세일(Se Il Oh),양승협(Hyeop Yang),김현덕(Hyun Deok Kim),박홍배(Hong Bae Park) 대한전기학회 2008 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2008 No.10

본 논문에서는 WiBro 및 이종망간의 이동성을 지원하는 Convergence 단말용 플랫폼을 제안한다. MIPv6과 MIH(802.21) 모듈 그리고 Unified network controller 모듈이 결합된 구조의 플랫폼으로 IPv6 기반 이종망 사이에서의 이동성을 제공할 수 있다. 제안된 플랫폼 모듈은 향후 WiBro, WCDMA, HSDPA 등과 같은 차세대 무선 인터넷 서비스 환경에서 Communication, Data, Media 등 무선 Convergence 서비스를 제공할 수 있다.