신경회로망과 유전알고리즘을 이용한 과감쇠 시스템용 자기동조 PID 제어기의 설계

진강규,유성호,손영득 한국마린엔지니어링학회 2003 한국마린엔지니어링학회지 Vol.27 No.1

The PID controller has been widely used in industrial applications due to its simple structure and robustness. Even if it is initially well tuned, the PID controller must be retuned to maintain acceptable performance when there are system parameter changes due to the change of operation conditions. In this paper, a self-tuning control scheme which comprises a parameter estimator, a NN-based rule emulator and a PID controller is proposed, which can cope with changing environments. This method involves combining neural networks and real-coded genetic algorithms(RCGAs) with conventional approaches to provide a stable and satisfactory response. A RCGA-based parameter estimation method is first described to obtain the first-order with time delay model from over-damped high-order systems. Then, a set of optimum PID parameters are calculated based on the estimated model such that they cover the entire spectrum of system operations and an optimum tuning rule is trained with a BP-based neural network. A set of simulation works on systems with time delay are carried out to demonstrate the effectiveness of the proposed method.

Fuzzy-Based Speed Estimation for Navigation of Unmanned Robots

진강규,이현식,이연형,이영일,박용운 제어·로봇·시스템학회 2010 International Journal of Control, Automation, and Vol.8 No.2

This study presents a framework for assessing the navigation speed of unmanned robots by combining information extracted from the 3D world model of natural terrain with regional traversability based on the fuzzy technique. The proposed method divides the world model into several patches, extracts the slope and roughness of each terrain patch along four heading directions, and then uses them to evaluate the level of difficulty associated with the traversal. The slope is estimated through curved surface fitting, and roughness is obtained using fractal-based analysis together with another two RMS metrics. As navigation systems can cope with the imprecision and uncertainty of input data, we modify the Seraji’s fuzzy-based measure to assess the traversability and navigation speed of each patch for path planning. The proposed method is tested on both fractal and real terrain to verify its effectiveness.

비상발전기 통합제어 및 감시시스템 개발

진강규,류길수,윤지근,유성호,김재환 한국마린엔지니어링학회 2001 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2001 No.-

목표물 위치추정을 위한 1차원 Kalman filter

진강규,하주식 한국마린엔지니어링학회 1986 한국마린엔지니어링학회지 Vol.10 No.3

By using the least square input estimator and a likelihood ratio technique, an one-dimensional tracking problem is presented. A Kalman tracking filter based on constant-velocity model is used to track a target and the filtered estimate is updated with an input estimate when a maneuver is detected. The simulation results show that there are significant improvements using the scheme presented here.

최적화기법으로서의 유전알고리즘과 그 응용

진강규,하주식 한국마린엔지니어링학회 1997 한국마린엔지니어링학회지 Vol.21 No.2

유전알고리즘은 진화원리에서 발견된 몇몇 특징들을 컴퓨터 알고리즘과 결합시켜 복잡한 최적화 문제를 해결하려는 도구로서 1975년 미국의 Holland 교수에 의해 처음으로 개발되었다. 주어진 문제에서 탐색환경이 다변수 또는 다봉(multi-modal)이 되어 대단히 복잡하거나 또는 부분적으로 알려질 경우는, 구배(gradient)에 기초한 재래식 방법을 사용하여 최적화하는 것은 매우 어렵게 되고 경우에 따라서는 불가능할 수도 있다. 이러한 이유로 유전알고리즘과 같은 강인한 탐색법이 요구된다. 유전알고리즘의 장점은 연속성(continuity), 미분가능성(differentiability), 단봉성(unimodality) 등과 같이 탐색공간에 대한 제약으로부터 자유롭다는 것이다. 다시 말하면 목적함수 외 탐색공간에 대한 사전지식을 필요로 하지 않고, 매우 크고 복잡한 공간일지라도 전역해 쪽으로 수렴해 갈수 있다는 것이다. 이러한 특성 때문에 유전알고리즘은 실제 환경에서 많은 복잡한 최적화 문제를 해결하는 방법으로 인정을 받고 있으며, 함수의 최적화, 신경회로망의 학습, 동적시스템의 식별및 제어, 신호처리등 여러 분야에 성공적으로 응용되고 있다. 이러한 중요성에 비해 유전알고리즘에 대한 연구는 국내적으로는 아직 미진한 수준이나 최근 이에 대한 관심이 고조되고 있으며, 또한 그 응용분야도 점점 넓어져 이론 개발과 실질적인 응용에 확산되리라 생각된다. 따라서 본 해설기사는 유전알고리즘의 원리와 응용 사례를 살펴봄으로서 최적화 문제를 해결하려는 독자들에게 조금이나마 도움을 주고자 한다.

학사관리업무의 전산화에 관한 연구(I)

진강규,김동일,김환수 한국항해항만학회 1986 한국항해학회지 Vol.10 No.2

The conventional school affairs management, with an example of Korea Martitime University (KMU), is studied through the university codes and its internal regulations and the inevitable problems of the conventional school affairs are analyzed. From the view points of complexity of the educational structure and increase in educational population, the computerized school affairs management is increasingly requested. Therefore, in order to design and implement a computerized school affairs management system, a code-system suitable for the KMU is, first of all, constructed and then a data base which copes with various reforms or changes is developed by using the code system and the IMAGE/DMBS of a HP-9040AM computer. A FORTRAN example program shows that the designed data base can be easily transformed into on-line system and made good use of managing school affairs. Furthermore, it is recommended that the university authority organize a research team for designing the total system in future university administration and solving difficult problems occurring through the computerization.

무인로봇을 위한 3D 월드모델에 기초한 Binary 장애지형의 판정

진강규,이현식,이윤형,이영일,박용운,Jin, Gang-Gyoo,Lee, Hyun-Sik,Lee, Yun-Hyung,Lee, Young-Il,Park, Yong-Woon 한국군사과학기술학회 2009 한국군사과학기술학회지 Vol.12 No.4

Recently, the applications of unmanned robots are increasing in various fields including surveillance and reconnaissance, planet exploration and disaster relief. To perform their missions with success, the robots should be able to evaluate terrain's characteristics quantitatively and identify traversable regions to progress toward a goal using mounted sensors. Recently, the authors have proposed techniques that extract terrain information and analyze traversability for off-road navigation of an unmanned robot. In this paper, we examine the use of 3D world models(terrain maps) to classify obstacle and safe terrain for increasing the reliability of the proposed techniques. A world model is divided into several patches and each patch is classified as belonging either to an obstacle or a non-obstacle using three types of metrics. The effectiveness of the proposed method is verified on real terrain maps.

새로운 샘플링법에 기초한 프랙탈 차원 추정자의 정도 개선

진강규,최동식 한국항해항만학회 2014 한국항해항만학회지 Vol.38 No.1

프랙탈 이론은 원격센서로부터 취득한 수치표고모델이나 이미지의 복잡성을 계량화하기 위하여 광범위하게 사용되어 왔다. 프랙탈은 컴퓨터 그래픽, 공학, 지질학을 포함한 다양한 분야에서 성공적으로 응용되어 왔지만, 프랙탈 추정자들의 성능은 데이터 샘플링에 따라 달라진다. 본 논문에서는 삼각프리즘법과 새로운 샘플링법을 기반으로 프랙탈 차원을 추정하는 알고리즘을 제안한다. 제안하는 샘플링 방법은 기존의 기하학적 스텝법과 제수 스텝법의 스텝크기 합집합 중 픽셀 활용률이 문턱값(threshold value) 이상인 스텝크기만을 취해 샘플링하며, 이를 통해 픽셀 활용률을 높여 성능을 개선한다. 또한 기존의 추정법들이 N×N 윈도우를 기반으로 하는데 반해 제안된 방법은 N×M 윈도우에 확대 적용할 수 있도록 하였다. 제안한 방법은 프랙탈 수치표고모델, Brodatz의 이미지 DB와 캠퍼스에서 촬영한 이미지에 적용하여 그 효용성을 살핀다. Fractal theory has been widely used to quantify the complexity of remotely sensed digital elevation models and images. Despite successful applications of fractals to a variety of fields including computer graphics, engineering and geosciences, the performance of fractal estimators depends highly on data sampling. In this paper, we propose an algorithm for computing the fractal dimension based on the triangular prism method and a new sampling method. The proposed sampling method combines existing two methods, that is, the geometric step method and the divisor step method to increase pixel utilization. In addition, while the existing estimation methods are based on N×N window, the proposed method expands to N×M window. The proposed method is applied to generated fractal DEM, Brodatz’s image DB and real images taken in the campus to demonstrate its feasibility.

실수코딩 유전알고리즘에 관한 연구

진강규(Gang-Gyoo Jin),주상래(Sang-Rae Joo) 제어로봇시스템학회 2000 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.6 No.4

CSTR용 PID 제어기의 EA 기반 동조

진강규(Gang-Gyoo Jin) 한국지능시스템학회 2014 한국지능시스템학회논문지 Vol.24 No.3

연속교반탱크반응기, 담수화 플랜트, 증류탑, pH 중화 프로세스 등을 포함한 많은 산업용 프로세스들은 높은 비선형성과 시변 특성으로 인해 제어가 까다로워 보다 정밀하고 안정된 성능을 가지는 제어기를 설계하려는 많은 노력들이 있어 왔다. 본 논문에서는 기존 연구의 단점을 개선한 CSTR 프로세스의 농도제어용 PID 제어기를 동조하는 문제를 다룬다. 액추에이터 포화 문제를 극복하기 위해 PID 제어기에는 적분기 안티와인드업 피드백 루프가 구성되며, PID 제어기의 파라미터는 전체 제어 프로세스가 만족스러운 설정치 추종 성능을 가지도록 진화연산(EA)에 의해 동조된다. 제안하는 방법은 시뮬레이션을 통해 설정치 추종 성능, 외란 억제 성능과 파라미터 변동에 대한 강인성을 확인한다. Many industrial processes such as continuous stirred tank reactors(CSTRs), desalination plant, distillation columns, pH neutralization processes and so on exhibit highly nonlinear characteristic and time-varying behavior during operation. The control of such processes has been challenging to control engineers. Hence, a variety of forms of PID controllers and their tuning rules for industrial processes have been developed to guarantee the best performance. In this paper, a scheme that designs the practical PID controller with an anti-windup strategy incorporating with an evolutionary algorithm(EA) is presented for the concentration control of a nonisothermal CSTR. EA is used to tune the parameters of the overall PID control process with anti-windup by minimizing the integral of absolute error(IAE). Simulation works for reference tracking and disturbance rejecting performances and robustness to parameter changes show the feasibility of using the proposed method.