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      • KCI등재

        학습기능을 갖는 MIMO 퍼지시스템에 관한 연구

        박진현,배강열,최영규,Park, Jin-Hyun,Bae, Kang-Yul,Choi, Young-Kiu 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.3

        Z. cao는 Relation matrix를 사용한 정밀한 추론이 가능한 NFRM(New fuzzy reasoning method)을 제안하였다. 이는 추론의 규칙 수가 적음에도 불구하고 Mamdani의 퍼지 추론방식에 비하여 좋은 성능을 보였다. 그러나 대부분의 퍼지스템의 경우, MIMO 시스템에 적용 시 퍼지 추론규칙을 도출해 내기 힘들고 많은 규칙의 수가 요구되는 단점을 갖는다. 그러므로 본 연구자에 의하여 과거에 Z. Cao's의 퍼지 추론방법을 MIMO 시스템으로 확장된 MIMO 퍼지추론 방식이 제안되었다. 그러나 정밀한 추론을 위하여 relation matrix는 휴리 스틱 (heuristic)한 방법이나 시행착오법을 사용하여 구하였고, 이는 많은 시간과 노력이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 relation matrix를 구하기 위하여 시행 착오법에 의해 소요되는 많은 시간과 노력을 줄이고, 더욱 정밀한 추론 성능의 개선을 위하여 경사감소학습법을 사용한 학습기 능을 갖는 MIMO 퍼지추론 방식을 제안하고자 한다. 모의실험은 2축 로봇의 역기구학 문제를 푸는데 적용하여 제안된 추론방식이 좋은 성능을 보였다. Z. Cao had proposed NFRM(new fuzzy reasoning method) which infers in detail using relation matrix. In spite of the small inference rules, it shows good performance than mamdani's fuzzy inference method. But the most of fuzzy systems are difficult to make fuzzy inference rules in the case of MIMO system. The past days, We had proposed the MIMO fuzzy inference which had extended a Z. Cao's fuzzy inference to handle MIMO system. But many times and effort needed to determine the relation matrix elements of MIMO fuzzy inference by heuristic and trial and error method in order to improve inference performances. In this paper, we propose a MIMO fuzzy inference method with the learning ability witch is used a gradient descent method in order to improve the performances. Through the computer simulation studies for the inverse kinematics problem of 2-axis robot, we show that proposed inference method using a gradient descent method has good performances.

      • KCI등재

        최단강하선 문제를 위한 신경회로망 최적 제어

        박진현,최영규,Park, Jin-Hyun,Choi, Young-Kiu 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.4

        최단강하선 문제의 해는 cycloid 형태라는 것이 밝혀졌으나, bead의 정확한 각도 값은 복잡한 비선형방정식의 역관계를 테이블 형태로 구해야 얻을 수 있다. 본 논문에서는 이러한 근사해의 정확도를 높이기 위해 신경회로망을 이용하여 비선형방정식의 역관계식을 표현하였고, 신경회로망의 보간 기능으로 인해 높은 정확도의 최단시간제어가 가능하였다. 여러 가지 최종목표점에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 본 논문에서 제안한 방법이 기존의 방법보다 우수함을 확인할 수 있었다. The solution of brachistochrone problem turned out the form of a cycloid but correct angle values of bead can be obtained from the table form of inverse relations for the complicated nonlinear equations. To enhance the accuracy, this paper employs the neural network to represent the inverse relation of the complicated nonlinear equations. The accurate minimum-time control is possible with the interpolation property of the neural network. For various final target points, we have found that the proposed method is superior to the conventional ones through the computer simulations.

      • KCI등재

        생물학적 모방에 따른 물고기 로봇의 빠른 방향 전환 연구

        박진현,이태환,최영규,Park, Jin-Hyun,Lee, Tae-Hwan,Choi, Young-Kiu 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.12

        CST(C-shape sharp turn) represented the motion whereby fish bend their tail quickly in a C-shape to achieve an emergent changing of its swimming direction on fish swimming. But there is not yet the general motion trajectory functions related to CST. In this paper, we proposed the very simple motion functions related to CST sequence recorded from a real fish by biologists. Through the computer simulations, we confirmed the usefulness of the proposed function. CST(C-shape sharp turn)는 물고기가 유영 시 빠른 방향 전환을 위해 물고기 꼬리 부분을 빠르게 C-형태로 구부려 빠르게 방향 전환을 하는 모션을 나타낸다. 그러나 CST와 관련된 모션 궤적 함수는 아직 일반화된 함수가 없다. 본 연구에서는 생물학자들이 실제 물고기의 관측으로부터 나온 순차적인 물고기의 모션 기록을 통하여 CST룰 위한 매우 단순한 모션 함수를 제안하였다. 그리고 이를 모의실험을 통하여 제안된 함수의 유용성을 확인하였다.

      • KCI등재

        물고기 로봇의 기하학적 경로 추종

        박진현,최영규,Park, Jin-Hyun,Choi, Young-Kiu 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.4

        물고기 로봇 연구는 몸체 및 꼬리 관절 궤적의 크기나 주파수의 크기에 따른 로봇의 추력 비교 또는 꼬리 관절 궤적을 적절한 함수로 선정하여 물고기 로봇의 빠른 회전 등과 관련된 연구가 주를 이루고 있다. 본 연구에서는 물고기 로봇이 추력을 받아 앞으로 유영할 경우, 로봇의 몸체 및 꼬리 관절이 사인파와 같이 좌, 우로 요동치며 움직이므로 피드백 제어를 행하기 어렵다. 따라서 물고기 로봇의 경로에 기초한 가상의 위치를 검출하고, 검출된 위치를 사용하여 주어진 경로 위의 예견 점(look-ahead point)을 기준으로 방향 오차를 정의하여 물고기 로봇이 경로를 추종하도록 제어기를 설계하였다. 모의실험 결과 제안된 방법의 유용성을 확인할 수 있었다. The study of fish robot is a main subject that are related with the propulsive force comparison using a varying amplitude and frequency for body and tail motion trajectory, and the quick turn using a proper trajectory function. In this study, when a fish robot thrusts forward, feedback control is difficult to apply for a fish robot, because body and tail joints as a sine wave are rolled. Therefore, we detect the virtual position based on the path of the fish robot, define the angle errors using the detected position and the look-ahead point on the given path, and design a controller to track given path. We have found that the proposed method is useful through the computer simulations.

      • KCI등재

        압축천연가스 겸용 차량의 출력 및 토크 향상을 위한 점화 진각 제어기 설계

        박진현,김성훈,조승완,최영규,Park, Jin-Hyun,Kim, Sung-Hoon,Cho, Seung-Wan,Choi, Young-Kiu 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.7

        최근 들어 환경에 대한 관심이 높아지면서 대기오염 방지에 비중을 둔 CNG 연료에 대한 연구가 활발하다. 그러나, 가솔린연료에 비해 출력이 감소하며, 1회 충전 거리가 짧은 단점을 가지고 있다. 특히, 토크 및 출력 저하의 원인으로는 CNG 연료가 가솔린에 비해 단위체적당 발열량이 낮고, 화염 전파 속도가 느림에 따라 혼합기가 연소되는 타이밍 손실 등에 기인한다. 본 연구에서는 타이밍 손실을 고려한 점화 진각 제어장치를 설계하여 이를 차량에 실제 장착하고, 새시 다이나모미터(Chassis Dynamometer)에서 엔진 출력 및 토크를 측정하였다. 측정된 결과 일반적인 CNG 바이 퓨얼 시스템에 비하여 최대 토크 및 출력이 향상되었다. Recently, environmental concerns increased, CNG fuel research for the prevention against air pollution is actively. But, the problems of CNG fuel have less output and a shorter charging distance than gasoline. Especially, the causes of the torque and output reduction are the mixed fuel has a combustion timing loss in case of CNG fuel which has a smaller heating value per a unit volume and a slower flame propagation speed than gasoline. In this paper, we design the spark advanced controller in consideration of the spark timing loss. Through the experimental of chassis dynamometer, we show that maximum power and torque have improved compared to that of general CNG bi-fuel system.

      • KCI등재

        학습기능을 이용한 Z. Cao의 퍼지추론방식

        박진현,이태환,최영규,Park, Jin-Hyun,Lee, Tae-Hwan,Choi, Young-Kiu 한국정보통신학회 2008 한국정보통신학회논문지 Vol.12 No.9

        과거 Z. Cao는 Relation matrix를 사용한 정밀한 추론이 가능한 NFRM(New fuzzy reasoning method)을 제안하였다. 이는 추론의 규칙 수가 적음에도 불구하고 Mamdani의 퍼지추론방식에 비하여 좋은 성능을 보였다. 그러나 정밀한 추론을 위하여 relation maoix는 시행착오법을 사용하여 구하고, 이는 많은 시간과 노력이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 relation matrix를 구하기 위하여 시행착오법에 의해 소요되는 많은 시간과 노력을 줄이고, 더욱 정밀한 추론 성능의 개선을 위하여 경사감소학습법을 사용한 학습기능을 갖는 Z. Cao의 퍼지추론 방식을 제안하고자 한다. 모의실험은 비선형 시스템에 적용하여 제안된 추론방식이 좋은 성능을 나타냄을 보였다. Z. Cao had proposed NFRM(new fuzzy reasoning method) which infers in detail using relation matrix. In spite of the small inference rules, it shows good performance than mamdani's fuzzy inference method. In this paper, we propose Z. Cao's fuzzy inference method with learning ability which is used a gradient descent method in order to improve the performances. It is hard to determine the relation matrix elements by trial and error method. Because this method is needed many hours and effort. Simulation results are applied nonlinear systems show that the proposed inference method using a gradient descent method has good performances.

      • KCI등재

        개선된 거리변환 알고리즘을 이용한 이동 로봇의 경로 계획 및 추적

        박진현,박기형,최영규,Park Jin-Hyun,Park Gi-Hyung,Choi Young-Kiu 한국정보통신학회 2005 한국정보통신학회논문지 Vol.9 No.4

        본 연구는 개선된 거리변환 알고리즘을 사용하여 로봇이 이동해야 할 경로를 생성하고, 퍼지 시스템을 사용하여 경로추적 행위기와 장애물 회피 행위기를 구현해서 로봇이 그 경로를 안전하고 효율적으로 추적하는 것을 목적으로 하였다. 개선된 거리변환 알고리즘을 이용하여 로봇의 유연한 주행을 가능하게 했으며, 또한 주행거리와 주행시간도 단축되는 것을 확인할 수 있었다. 경로생성 후 경로를 추적할 때는 퍼지 시스템을 이용한 경로추적 행위기와 장애물 회피 행위기를 선택적으로 사용해서 경로추적 중에 예상치 못한 장애물이 발견되었을 경우에도 장애물을 회피한 후에 계속해서 경로를 추적하는 것을 확인함으로써 경로생성 후의 외부환경변화에도 강인함을 볼 수 있었다. In this paper, path planning and tracking problems are mentioned to guarantee efficient and safe navigation of autonomous mobile robots. We focus on the path planning and also deal with the path tracking and obstacle avoidance. We improved the conventional distance transform (DT) algorithm for the path planning. Using the improved DT algorithm, we obtain paths with shorter distances compared to the conventional DT algorithm. In the stage of the Path tracking, we employ the fuzzy logic controller to conduct the path tracking behavior and obstacle avoidance behavior. Through computer simulation studies, we show the effectiveness of the Nosed navigational algorithm for autonomous mobile robots.

      • KCI등재

        세포성 면역 반응과 경사감소학습에 의한 비선형 적응 PID 제어기

        박진현,이태환,최영규,Park Jin-Hyun,Lee Tae-Hwan,Choi Young-Kiu 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.1

        PID 제어기는 구조가 간단하고 적용이 용이하다는 장점으로 인하여 널리 사용되고 있는 제어방식이다. 이러한 선형 PID 제어기는 시스템의 파라메터가 변화가 있거나 부하 특성이 비 선형적으로 변화할 때에 적절한 이득과 성능을 얻기 어려워 고성능 제어 특성을 기대하기 어렵다. 본 연구에서는 세포성 면역 반응과 경사감소학습에 기초하여 비선형 PID 제어기를 설계하고, 설계된 제어기의이득과 비선형 함수의 파라메터들을 실시간 적응적으로 학습할 수 있는 학습 알고리즘을 개발하고, 이를 제어시스템에 적용하였다. 제안된 비선형 PID 제어기는 비선형 직류 모터 시스템의 파라메터들이 변화하거나 주파수가 다른 추종 명령에 대하여, 적응적으로 이득을 변화 시키며 추종함을 보였다. PID controllers, which have been widely used in industry, have a simple structure and robustness to modeling error. But They we difficult to have uniformly good control performance in system parameters variation or different velocity command. In this paper, we propose a nonlinear adaptive PID controller based on a cell-mediated immune response and a gradient descent learning. This algorithm has a simple structure and robustness to system parameters variation. To verify performances of the proposed nonlinear adaptive PID controller, the speed control of nonlinear DC motor is performed. The simulation results show that the proposed control systems are effective in tracking a command velocity under system parameters variation.

      • KCI등재

        생물학적 모방에 따른 물고기 로봇의 직진유영 연구

        박진현,이태환,최영규,Park, Jin-Hyun,Lee, Tae-Hwan,Choi, Young-Kiu 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.8

        본 연구에서는 생물학적 모방에 따른 물고기 로봇의 직진유영에 관한 연구로써, Liu 등이 제안한 꼬리 모션 함수를 푸우리에 급수 전개의 7차 항까지 고려한 제안된 방법과 일반적인 사인함수만으로 근사한 방법과 비교하여 모의실험 하였다. 일반적으로 로봇 물고기의 꼬리 링크의 길이가 길어지고 링크가 많을 경우, 로봇 물고기의 꼬리 모션 함수의 말단 회전 관절 궤적은 사인 함수의 모양과 매우 다르다. 그러므로 로봇 물고기의 꼬리 궤적을 단순한 푸우리에 급수 전개의 기본파 성분만으로 근사하기에는 문제가 있다. 제안된 방법과 일반적인 사인함수만으로 근사한 방법의 모의실험 결과 제안된 방법이 로봇 물고기의 추력과 속도에서 10%정도 뛰어남을 보였다. This paper was researched the straight cruise of fish robot according to biological mimic, and it was compared the proposed method which was considered up to 7th order components in fourier series of Liu's tail motion function with the approximate method which was used general sine function by simulation. If fish robot has a large number of links and if the length of tail link is long. The end rotary joint trajectory of tail motion function generally is different from sine function. Therefore The approximate method which expresses tail motion trajectories as fundamental component in fourier series has a problem. Through the computer simulation, the proposed method showed 10% excellent propulsion and velocity than the conventional method.

      • KCI등재

        경사 감소 학습에 기초한 적응 PID 제어기 설계

        박진현,김현덕,최영규,Park Jin-Hyun,Kim Hyun-Duck,Choi Young-Kiu 한국정보통신학회 2006 한국정보통신학회논문지 Vol.10 No.2

        본 연구에서는 구조가 단순한 PID 제어기의 장점을 살리고, 시스템 파라메터의 변동에 대하여 강인성 성능을 내는 온라인 적응 PID 제어 시스템을 개발하고자 한다. 또한, 제안된 적응 제어 시스템의 초기 제어 구간에서 안정한 스타트-엎(start-up)을 보장하기 위하여 초기 제어기의 이득을 적절한 이득으로 설정하고, 그 이득의 변화량을 경사 감소법에 의하여 학습하는 방법으로 수정 제안하고자 한다. 제안된 적응 PID제어기의 성능 평가를 위하여 비선형 DC 모터의 가변 속도제어에 적용하고, 결과를 모의실험을 통하여 보이고자한다. PID controller has been widely used in industry. Because it has a simple structure and robustness to modeling error. But it is difficult to have uniformly good control performance in system parameters variation or different velocity command. In this paper, we propose an adaptive PID controller based on a gradient descent learning. This algorithm has a simple structure like conventional PID controller and a robustness to system parameters variation and different velocity command. To verify performances of the proposed adaptive PID controller, the speed control of nonlinear DC motor is performed. The simulation results show that the proposed control systems are effective in tracking a command velocity under system parameters variation.

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