미지의 마찰력을 갖는 로봇 매니퓰레이터에 대한 적응보상기

유병국,한종길,양근호,Yoo, Byung-Kook,Han, Jong-Kil,Yang, Keun-Ho 한국융합신호처리학회 2005 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.6 No.3

본 논문은 미지의 마찰력을 갖는 로봇 매니퓰레이터에 대하여 퍼지시스템을 이용한 적응보상기를 제안한다. 일반적인 로봇제어이론에서는 대부분 마찰력을 무시하거나 단순히 다이나믹 마찰력만을 고려한다. 본 논문에서는 다이나믹 마찰력뿐만 아니라 비스코스 마찰력까지도 고려한 제어방식이다. 마찰력이 관절마다 결부되지 않는다는 성질을 이용하여 각 관절에 해당하는 마찰력을 SISO 퍼지시스템으로 근사하며 전체제어시스템이 안정도를 Lyapunov 안정도 이론을 이용하여 증명하고 적절한 적응법칙을 설계한다. 제안된 제어방식의 타당성을 보이기 위해 2-링크 로봇 매니퓰레이터에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 보이고 각 링크에 대한 마찰력을 퍼지시스템이 잘 근사한다는 것을 보인다. This paper presents an adaptive compensator using the fuzzy systems for robot manipulator with unknown frictions. In general, frictions are neglected or dynamic frictions are only considered in robot control theories. The proposed control method considers viscous frictions as well as dynamic frictions. Using the property that the frictions of joints are decoupled, SISO-fuzzy systems are utilized to approximate each friction. The stability of overall control system is proven and the adaptive laws are derived based on Lyapunov stability theorey. To verify the validity of the proposed control strategy, the results of computer simulations are shown for 2-link robot manipulator. The ability of approximating of the fuzzy system is also shown.

Adaptive fuzzy sliding mode control

유병국,정사철,함운철,Yoo, Byung-Kook,Jeoung, Sa-Cheul,Ham, Woon-Chul 제어·로봇·시스템학회 1996 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.2 No.4

본 논문에서는 퍼지추정기와 슬라이딩 모드제어이론이 고려되었다. 비선형시스템에 대한 슬라이딩 모드 제어기 설계 시에 그 시스템의 비선형함수를 추정하기 위하여 퍼지논리시스템이 사용되는 두가지의 적응처지슬라이딩 모드제어방식을 제안한다. 첫번째 방식에서는 비선형시스템, x/sup (n)/=f(x under bar, t) + b(x under bar, t)u 의 알지 못하는 함수 f를 추정하기 위하여 하나의 퍼지논리시스템이 사용되어진다. 두번째 방식에서는 비선형시스템의 f와 b에 대한 추정기로서의 두개의 퍼지논리시스템이 각각 사용되어진다. 각각의 방식에 대하여 제어시스템의 안정도를 보장하도록 하는 적응법칙을 설계하며 퍼지추정기와 비선형함수와의 추정오차를 줄이기 위해 각각에 대한 강인한 제어법칙을 제안한다. 제안된 네 가지의 제어법칙에 대한 안정성을 증명하고 컴퓨터시뮬레이션에서 역진자시스템에 적용하여 그에 대한 타당성과 각각의 비교를 보인다.

퍼지 포화함수를 이용한 슬라이딩 모드 제어의 채터링 현상 개선

유병국,Yoo, Byung-Kook 한국지능시스템학회 2002 한국지능시스템학회논문지 Vol.15 No.4

슬라이딩 모드 제어방식은 가변구조 제어이론의 하나로서 불확실성을 가진 비선형 시스템에 대한 강인한 특성을 가지고 있지만 제어입력에 채터링 현상을 발생시키기 때문에 그 적용에 한계를 가지고 있다. 채터링을 제거하는 방식에는 여러 가지 방식이 있으나 본 논문에서는 특수한 비선형 함수와 퍼지시스템 이용하여 기존의 고정 경계층 이용방식에 비하여 정상상태 오타를 줄일 수 있는 개선된 채터링 제거전략을 제안한다. 제안된 제어방식에서는 퍼지시스템의 출력변수 상에 설정된 퍼지집합의 구간 범위를 조절함으로써 trade-off관계에 있는 정상상태 오타와 채터링의 크기를 적절히 조절할 수 있다. 제안된 전략의 타당성을 보이기 위해 기존의 고정 경계층 방식을 간단히 분석하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 이를 비 교 분석 한다. Sliding mode control, as a typical method of variable structure control, has the robust characteristics for the uncertainty and the disturbance of the nonlinear system. Because, however, sliding mode control input includes a sign function that Is discontinuous on the predefined switching surface, its applications are primarily limited by the need of alleviation or reduction of chattering. In this paper, we propose a chattering alleviation strategy based on a special nonlinear function and a fuzzy system. By using the proposed control scheme, we can reduce the steady state error. Its tracking performance is as fast as that of conventional method using the fixed boundary layer. Especially, in the proposed method, we can adjust the trade-off between the steady state error and the degree of chattering by regulating the proper range of the output variable of the fuzzy system. To verify the validity of the proposed algorithm, the analysis of the control method using the fixed boundary layer and the computer simulations are shown to compare with them.

바퀴구동 도립진자에 대한 퍼지 가변구조제어

유병국,Yoo Byung-Kook 한국융합신호처리학회 2004 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.5 No.4

본 논문에서는 Takagi-Sugeno(T-S) 퍼지모델에 대한 가변구조제어방식을 제안하며 이를 이용한 바퀴구동 도립 진자의 자세제어를 보인다. 비선형 시스템이 T-S 퍼지모델로 모델링 될 수 있다는 가정 하에서 바퀴구동 도립진자에 대하여 몇 개의 대표 동작점을 기준으로 시스템을 선형화하여 퍼지모델을 얻고 이를 통해 가변구조제어이론을 도입하여 제어기를 설계한다. 제안된 제어법칙은 퍼지모델을 구성하는 각각의 선형 부 시스템의 입력이득 행렬을 동일한 행렬로 단일화하고 그 단일화된 제어이득행렬을 토대로 설계되어진다. 이득행렬의 단일화 과정에서 생성되는 불확실성은 가변구조제어 이론의 입력 외란으로 해석되어질 수 있으며 이러한 단일화 외란은 기존 가변구조제어의 강인성에 의해 해결되어질 수 있다. 바퀴구동 도립진자 시스템 예를 통해 제안된 제어알고리즘의 타당성과 유용성을 보인다. This paper suggests a fuzzy variable structure control scheme for Takagi-Sugeno(T-S) fuzzy model and presents the attitude control of the wheel-driven inverted pendulum(WDIP) based on the proposed control algorithm. The proposed controller is designed based on the T-S fuzzy modeling of nonlinear system and the unification of gain matrices in linear subsystems that constitute the overall fuzzy model. The uncertainties generated in the gain matrix unifying procedure can be interpreted as the input disturbances of the conventional variable structure control. These unifying disturbances can be resolved by using the robustness property of the conventional variable structure system. Design example for wheel-driven inverted pendulum demonstrates the utility and validity of the proposed control scheme.

An Integration Type Adaptive Compensator for a Class of Linearly Parameterized Systems

유병국,양근호,Yoo Byung-Kook,Yang Keun-Ho The Korea Institute of Convergence Signal Processi 2005 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.6 No.2

본 논문은 선형적으로 파라미터화된 시스템에 대한 보상방식을 제안한다. 이 보상기는 전형적인 선형 제어기와 적분형의 적응법칙을 갖는 적응 관측기로 구성되며 이 때 적응법칙은 SG 알고리즘에 근거하여 설계된다. 제안된 보상전략에서는 다른 여러 연구에서 제안된 중간함수 대신에 growth조건, convex조건, attainability조건, 그리고 pseudo gradient 조건을 만족하는 함수들로 적응법칙이 설계된다. 제안된 방식은 추적오차에 대한 점근적 안정도 및 파라미터에 대한 추정오차의 bounded stability를 만족한다. 예제를 통하여 제안된 보상방식의 타당성을 보인다. 그리고 기존의 방식인 Huang의 방법과의 비교를 통해 제안된 방식이 정상상태에서의 파라미터 오차가 더 작아짐을 보인다. A compensation scheme for a class of linearly parameterized systems is presented. The compensator consists of a typical linearizing control and an adaptive observer with integration type update law, which is based on Speed Gradient (SG) algorithm.. Instead of the intermediate functions of the compensation schemes suggested by other researchers, the proposed compensator is designed with some design functions which guarantee the growth, convexity, attainability, and pseudo gradient conditions in the update law. The scheme achieves the asymptotic stability of the tracking error and the boundedness of the estimation errors. A numerical example is given to demonstrate the validity of the proposed design.

2차 비선형 시스템에 대한 계단형 퍼지 이동 슬라이딩 평면

유병국(Byung Kook Yoo) 한국지능시스템학회 2002 한국지능시스템학회논문지 Vol.12 No.6

천변저류지 조성에 따른 효과분석 : (2) 경제적 가치 평가

유병국(Yoo Byung Kook),곽재원(Kwak Jae Won),김형수(Kim Hung Soo),김재근(Kim Jae Guen) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 B Vol.30 No.1B

천변저류지의 조성에 관한 기존의 연구는 천변저류지의 홍수조절 효과분석이나 유량변화 등을 이용하여 그 효과를 판단하고 적용하여 왔다. 그러나 이와 같은 분석방법은 천변저류지의 조성에 의한 경제적인 효과를 명확하게 제시할 수 없으므로 천변저류지의 타당성과 역할을 정확하게 평가하고 알리기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 천변저류지 조성에 따른 홍수 조절 효과와 수질개선효과 및 생태적인 효과를 경제적인 가치로 산정하고 이를 정량화하였다. 이를 위하여 경상남도 창녕군에 위치한 우포늪 지역을 대상으로 분석을 수행하였으며, 우포늪의 천변저류지 조성에 따른 경제적인 가치는 평균 819억원으로 산정되었다. 본 연구에서 제시한 경제적 가치 평가는 천변저류지의 효과 및 중요성을 판단하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다. The previous researches on wash land construction have focused on the flood control effect or flow discharge change. In spite of the previous studies, the wash land construction has lacks of representing its reasonable value and effects. Therefore, this study tried to perform the economic value analysis based on flood damage reduction, water quality improvement, ecological effectiveness, and socio-cultural effect for the wash land construction plan in Topyeong-cheon basin in Changyeong-gun, Gyeo-ngnam. The results of value analysis showed the economic value of about 87.6 billion won was estimated and this could contribute to the realization of the effect and importance of wash land construction.

Adaptive Fuzzy Sliding Mode Control

Byung Kook Yoo(유병국),Sa Cheul Jeoung(정사철),Woon Chul Ham(함운철) 제어로봇시스템학회 1996 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.2 No.4

T-S 퍼지 모델을 이용한 비선형 시스템의 퍼지 슬라이딩 모드 제어

유병국(Byung Kook Yoo),양근호(Keun Ho Yang) 한국지능시스템학회 2004 한국지능시스템학회논문지 Vol.14 No.1

본 논문에서는 Takagi-Sugeno(T-S) 퍼지 시스템 모델을 이용한 비선형 시스템의 퍼지 슬라이딩 모드제어방식을 제안한다. 이 방식에서는 하나의 T-S 퍼지 모델을 구성하는 각 선형 동력학의 입력 이득행렬을 단일화 하는 과정을 필요로 한다. 이 과정에서 생성되는 입력 불확실성은 슬라이딩 모드 제어의 외란에 대한 처리 방법으로 해결될 수 있다. 또한 기존의 T-S 퍼지 모델에 대한 제어방식에서 처리하지 못했던, 상태변수에 독립적이기 때문에 선형화되지 않는 비선형 항에 대한 문제를 해결할 수 있다. 제안된 제어시스템의 안정도를 보이며 제어 입력이 슬라이딩 평면에 대한 도달조건을 만족함을 보인다. 제안된 제어방식의 타당성과 제어기 설계과정을 보이기 위하여 역진자 시스템에 적용한 시뮬레이션 결과를 보인다. This paper suggests the design and analysis of the fuzzy sliding mode control for a nonlinear system using Takagi-Sugeno(T-S) fuzzy model. In this control scheme, identifying procedure that the input gain matrices in a T-S fuzzy model are manipulated into the same one is needed. The input disturbances generated in the identifying procedure are resolved by incorporating the disturbance treatment method of the conventional sliding mode control. The proposed control strategy can also treat the input disturbances that can not be linearized in the linearization procedure of T-S fuzzy modeling. Design example for the nonlinear system, an inverted pendulum on a cart, demonstrates the utility and validity of the proposed control scheme.

제어이득의 하한을 이용한 새로운 슬라이딩 모드제어

유병국(Byung Kook Yoo) 제어로봇시스템학회 2003 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.9 No.9