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선박자동항로 추적을 위한 회두각 명령의 생성과 적응 퍼지제어
이병결,김종화 한국마린엔지니어링학회 2001 한국마린엔지니어링학회지 Vol.25 No.1
In this paper, an automatic route tracking algorithm using the position variables and the yaw angle of a ship is suggested, Since most autopilot systems paly only a role of course-keeping by integrating the gyrocompass output, they cannot cope with position errors between the desired route and real route of the ship resulted from a drifting and disturbances such as wave, wind and currents during navigation. In order for autopilot systems to track the desired route, a method which can reduce such position errors is required and some algorithms have been proposed[1,2]While such were turned out effective methods, they have a shortage that the rudder control actions for reducing the position errors are occurred very frequently. In order to improve this problem it is necessary to convert that error into the corresponding yaw angle and necessary to treat only yaw angle control problem. To do this a command generation algorithm which converts the rudder angle command reducing the current position error into they yaw angle command is suggested. To control the ship under disturbances and nonlinearities of the ship dynamics, the adaptive fuzzy controller is developed. Finally, through computer simulations for two ship models, the effectiveness of the suggested method and the possibility of the automatic route tracking are assured.
가변 파라미터를 갖는 비선형 퍼지 PID 제어기에 관한 연구
이병결,김종화,김인환 한국지능시스템학회 2005 한국지능시스템학회논문지 Vol.15 No.3
This paper proposes a nonlinear fuzzy PID controller with variable parameters to improve slow rising time and divergence occurred by limited input spaces and a resultant limited control input during fuzzification in a fuzzy PID controller with fixed parameters, and describes the design principle and tracking performance of a proposed fuzzy PID controller. The parameters of a proposed controller are adjusted by the stability conditions derived from 'small gain theorem' and satisfy the BIBO stability of overall control system. 본 논문은 고정 파라미터를 갖는 퍼지 PID제어기의 퍼지화 과정에서 입력공간의 제한으로 제어입력이 제한되어 발생하는 제어시스템의 상승시간 지연과 불안정성을 개선하기 위해 가변 파라미터를 갖는 퍼지 PID제어기를 제안하고 설계방법과 추종성능을 기술한다. 제어기의 파라미터는 소이득정리로부터 제어시스템의 BIBO 안정도 조건을 만족하도록 가변되어 전체 제어시스템에 대한 BIBO 안정도를 만족시킨다.
불안전 비선형시불변 시스템을 위한 퍼지제어기가 결합된 적응제어기
이병결,김대영,김인환,김종화 한국마린엔지니어링학회 2004 한국마린엔지니어링학회지 Vol.28 No.6
A new adaptive controller which combines a model reference adaptive controller (MRAC) and a fuzzy controller is developed for unstable nonlinear time-invariant systems. The fuzzy controller is used to analyze and to compensate the nonlinear time-invariant characteristics of the plant. The MRAC is applied to control the linear time-invariant subsystem of the unknown plant, where the nonlinear time-invariant plant is supposed to comprise a nonlinear time-invariant subsystem and a linear time-invariant subsystem. The stability analysis for the overall system is discussed in view of global asymptotic stability. In conclusion, the unknown nonlinear time-invariant plant can be controlled by the new adaptive control theory such that the output error of the given plant converges to zero asymptotically.
고정 파라미터를 갖는 단순화된 퍼지 PID제어기의 제안과 안정도 분석
이병결(Byungkyul Lee),김인환(Inhwan Kim),김종화(Jonghwa Kim) 한국지능시스템학회 2004 한국지능시스템학회논문지 Vol.14 No.7
본 논문은 고정 파라미터를 갖는 퍼지 PID제어기의 설계방법을 기술하고 컴퓨터 연산 시간을 줄일 수 있는 단순화된 퍼지 PID제어기를 제안하며 제안한 제어기의 안정도를 분석한다. 안정도 분석을 위해 사용한 소이득 정리로부터 전체 피드백 시스템의 BIBO 안정도의 실제적인 충분조건을 유도하고, 유도한 안정 조건으로부터 안정한 선형 PID제어기의 파라미터로부터 퍼지 PID제어기의 파라미터를 결정하는 방법을 고찰한다. 마지막으로 선형 시스템과 비선형 시스템에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 실시하고 비선형 퍼지 PID제어기의 시뮬레이션 결과를 선형 PID제어기의 시뮬레이션 결과와 비교하여 성능을 확인한다. This paper describes the design principle of a fuzzy PID controller with fixed parameters, proposes the simplified form of a fuzzy PID controller to increase the computational efficiency and analyzes stability of a proposed fuzzy PID controller. After a detailed stability analysis using 'small gain theorem', a simple and practical sufficient condition for the BIBO stability of the overall feedback control system is derived. The derived stability condition offers a calculation method to obtain parameters of a fuzzy PID controller from parameters of a stable PID controller. Finally several computer simulations are executed to confirm the effectiveness of the fuzzy PID controller with fixed parameters.
가변 파라미터를 갖는 비선형 퍼지 PID제어기에 관한 연구
이병결(Byungkyul Lee),김인환(Inhwan Kim),김종화(Jonghwa Kim) 한국지능시스템학회 2005 한국지능시스템학회논문지 Vol.15 No.2
본 논문은 고정 파라미터를 갖는 퍼지 PID제어기의 퍼지화 과정에서 입력공간의 제한으로 제어입력이 제한되어 발생하는 제어시스템의 상승시간 지연과 불안정성을 개선하기 위해 가변 파라미터를 갖는 퍼지 PID제어기를 제안하고 설계방법과 추종성능을 기술한다. 제어기의 파라미터는 소이득정리로부터 제어시스템의 BIBO 안정도 조건을 만족하도록 가변되어 전체 제어시스템에 대한 BIBO 안정도를 만족시킨다. This paper proposes a nonlinear fuzzy PID controller with variable parameters to improve slow rising time and divergence occurred by limited input spaces and a resultant limited control input during fuzzification in a fuzzy PID controller with fixed parameters, and describes the design principle and tracking performance of a proposed fuzzy PID controller. The parameters of a proposed controller are adjusted by the stability conditions derived from 'small gain theorem' and satisfy the BIBO stability of overall control system.