CTRNN모델 기반 인공신경망을 이용한 적응형 PI제어기 설계

김현웅 강원대학교 2015 국내석사

전동기를 사용하는 산업현장에서는 구조가 간단하고 특성이 강인한 PI제어기가 필수적으로 요구된다. 제어기의 성능은 전체 시스템에 속도 및 위치제어 성능과 함께 소음, 진동에도 큰 영향을 미치기에 제어기의 성능을 향상시키기 위해 많은 연구가 진행되고 있으며 강인한 제어기를 설계하기 위하여 외란 발생시 신경망을 이용한 방법 또한 연구되고 있다. 기존의 신경망 제어기에 이용되고 있는 역전파 알고리즘은 여러 분야에서 응용되고 있지만 신경망의 입력층, 은닉층 그리고 출력층의 뉴런수가 증가하면 학습과정의 연산속도가 늦어지고, 부분 최소점에 빠질 수 있고, 연결강도의 초기치나 학습율에 민감하게 반응하며 그리고 주어진 입력과 출력 데이터를 기본으로 학습하기 때문에 새로운 입력 데이터에 대해서 정밀성을 보장할 수 없는 문제점이 있다. 제안되는 모델은 전동기에서 발생하는 외란에 의한 편차를 학습하여 상황에 따라 PI gain값을 변화시켜 PI제어기에 적용한다. 효과적으로 적용되는지 확인하기 위해 부하율 및 속도를 변화시키며 CTRNN PI제어기를 시뮬레이션 및 실험을 통해 제시한 방법의 타당성을 검증하였다. In industrial applications that use the electric motor is simple and robust structure PI controller is a necessity. Performance of the controller is much research is in progress to improve the performance of the controller to exert a great impact on the speed, position control, noise and vibration in the overall system and method using a disturbance occurs when a neural network in order to design a robust controller also study there. Backpropagation algorithm, which is used in conventional neural network controller and application in many areas, but when the number of neurons in the input layer, hidden layer and output layer of the neural network increases the processing speed of the learning process is slower, it can fall into at least part of that, the initial value or sensitive to the learning rate of connection strength and the problem can not be guaranteed and the precision for the new input data because it learns the input and output data to a given base. The suggested model to learning the variation occurring in the motor by varying the PI gain value is applied to the PI control according to the situation. By varying the load and the speed it was to validate a method suggested by simulation and experiment to CTRNN PI controller.

퍼지제어기를 이용한 유압시스템의 스위칭 제어

양경춘 울산대학교 대학원 2000 국내석사

본 논문은 관성부하가 급격하게 변하는 시스템에 적용 가능한 제어기의 제안과 실험을 통한 검증을 목적으로 한다. 그러한 시스템의 예로 유압모터의 축에 질량을 부가시켜 관성을 변화시키는 시스템을 선택하였다. 이와 같은 경우의 유압시스템은 비선형성이 강하여 고정도의 위치제어가 어렵다. 뿐만 아니라, 관성영역이 넓은 시스템은 사용되어지는 입력값의 영역도 넓다. 그래서, 본 논문에서는 퍼지 제어기와 LVQNN(Learning Vector Quantization Neural Network)을 함께 사용하여 광범위한 영역에서도 고정도의 제어가 될 수 있는 제어기를 제안한다. 본 논문에 사용되어진 퍼지 제어기는 일반적으로 사용하고 있는 퍼지 제어기와는 달리 오차와 오차변화율을 바로 사용하지 않고 SPR(Strictly Positive Real)전달함수를 가진 변수를 퍼지제어기의 입력변수로 사용한다. 이 제어기는 일반 퍼지 제어기보다 궤적 추적성능이 우수함을 보였다. 그리고 관성부하의 변화를 인식하기 위해 감독기(Supervisor)로 LVQNN을 사용하였다. 그리고, 여기서 인식한 결과를 바탕으로 시스템에 알맞은 게인을 선택(Switching)하여 제안한 퍼지 제어기로 유압모터의 위치를 제어한다. 본 논문에서 제안한 제어기를 시뮬레이션 및 실험을 통해 검증한 결과, 이미 사용되고 있는 일반적인 제어기 보다 오차수정 및 응답속도의 성능이 우수함을 보였다. In this paper, a switching control using multiple gains in the fuzzy rule is newly proposed for an abruptly changing hydraulic servo system. The proposed scheme employs fuzzy control, where modified position errors and velocity errors are used as the input to the fuzzy controller instead of traditional position and velocity errors. And LVQNN(Learning Vector Quantization Neural Network)is also proposed as a switching controller which functions the supervisor of abruptly changing hydraulic system. Particularly, the proposed modified errors have the structure of strictly positive real transfer functions. The number of input and output variables to LVQNN is 6 and 1 and there is 7 competitive layers in the LVQNN. The LVQNN automatically recognizes the change of the inertia load attached to the hydraulic motor. Simulation and experimental studies have been carried out to validate and illustrate the proposed controller. The results of computer simulations and experiments for electro-hydraulic servo system show excellent trajectory tracking performance compared with that of a simple fuzzy controller.

계통연계 컨버터의 디지털 필터 기반 부분지연 보상 기법 연구

이선우 건국대학교 대학원 2024 국내석사

본 논문은 단상 계통 연계 컨버터에 대한 부분지연 필터 기반 반복제어기 설계 기법을 제안한다. 계통 연계 컨버터는 능동 전력 필터, 무정전전원장치, 전동기 구동 및 충전기와 같은 응용 분야에서 사용된다. 이러한 응용 분야에서는 높은 품질의 전력 공급이 요구되며, 이를 위해 반복제어기와 같은 다양한 제어 기법에 대한 연구가 이루어졌다. 그러나 종래의 반복제어기는 부분지연 현상으로 인해 제어기가 최적의 성능을 보이지 못하는 문제가 발생한다. FIR(Finite Impulse Response) 필터와 IIR(Infinite Impulse Response) 필터는 반복제어기에서 발생하는 부분지연을 추정하고 보상하기 위해 사용될 수 있다. 그 중에서 라그랑주 필터 기반 반복제어기(LF-RC: Lagrange Filter based Repetitive Controller)와 써란 필터 기반 반복제어기(TF-RC: Thiran Filter based Repetitive Controller)가 부분지연 보상을 위해 사용된다. 본 논문에서는 부분지연 필터 기반 반복제어기의 동작원리, 구조 및 성능 분석에 대해 기술한다. 모의실험과 실험은 3-레벨 NPC (Neutral Point Clamped) 컨버터를 사용하여 수행되었으며, 계통 전압 주파수를 가변하여 제안하는 반복제어기의 고조파 보상 성능 및 과도 상태 특성을 확인한다. 또한, 모의실험 및 실험 결과를 비교하고 분석하여 라그랑주 필터 기반 반복제어기 대비 써란 필터 기반 반복제어기의 장점을 기술한다. This paper proposes fractional delay filter-based repetitive controllers for single-phase grid-tied converters. 3-level NPC converters are used in applications such as active power filter (APF), uninterruptable power supplies (UPS), and chargers. Such applications require high quality of power, leading to research of various controllers, especially repetitive controller. However, fractional delays can be induced in conventional repetitive controllers (CRC) , leading to the controller’s inability to perform optimally. Finite impulse response (FIR) filters and infinite impulse response (IIR) filters are used to estimate the fractional-order delay in a CRC. To do this, both the Lagrange filter-based repetitive controller (LF-RC) and Thiran filter-based repetitive controller (TF-RC) are utilized as fractional delay filter based repetitive controllers to compensate a fractional delay. The operating principle, the ladder structure, and the performance analysis of fractional delay filter-based repetitive controller are addressed. The simulation and the experimental results on a single-phase 3-level NPC converter verify the harmonic suppression ability and dynamics performance of the proposed controller under the grid frequency variation. Moreover, the advantages of the TF-RC over the LF-RC are discussed by comparing and analyzing the simulation and experimental results.

PID제어기루프의 외란제거 및 최적화 튜닝을 위한 면역 알고리즘 적용

조재훈 한밭大學校 産業大學院 2004 국내석사

PID제어기는 제어알고리즘은 간단한 반면 그 성능이 우수하기 때문에 화학공정, 발전 플랜트, 수처리 공정 둥에 널리 사용되어 오고 있다. 그러나 긴 불감시간과 높은 비선형쪽성들을 갖는 복잡한 동적 시스템에서 PID 제어기를 사용하는 것은 그리 쉬운 일이 아니다. 특히 이들 시스템에서의 PID 제어기 튜닝은 고도의 경험과 지식을 필요로 하기 때문에 현장에서 숙련된 제어 엔지니어가 요구되고 있다. 따라서 숙련된 엔지니어의 노하우(know-how)를 퍼지, 신경망, 유전자 알고리즘 또는 이들이 융합된 각종 지능형 알고리즘을 이용해 튜닝기법에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서 PID제어기 튜닝 기법에 적용한 생체 면역계는 외부에서 침입해 오는 항원에 대해 병렬, 분산처리 기능, 기억을 통한 적응형 특징 등이 있다. 또한 면역 알고리즘은 자기 자신의 항체와 항원을 구분할 수 있는 패턴 인식과 항원의 감소나 중가에 따라 항체의 수를 조절하는 억제 및 측진 기능도 가지고 있어 다양성과 외부에 대한 강인성 유지의 기능도 가능하다. 이러한 특징들은 컴퓨터 보안이나 자율 이동 로봇 주행 등의 많은 분야에 적용되어 그 우수성을 인정받은 바 있다. 본 논문에서는 PID 제어기를 이용해 외란이 존재하는 시스템을 제어하는 경우 외란제거와 동시에 최적으로 응답을 얻을 수 있는 PID 튜닝 기법을 면역 알고리즘을 이용해 실현하는 방법을 제시하였다. 외란제거를 위해 H_(2)/H_(∞)을 이용하여 제어시스템 외란제거 조건들을 제시하고 이 조건들을 만족하는 PID제어기를 설계하였다. 설계된 PID 제어기의 최적 파라미터를 구하기 위해 면역 알고리즘을 적용하였고 이때 응답의 최적성 평가를 위해 ITSE(Integral of time weighted Squared error) 와 ISE(Integral of Squared error)성능지수를 이용하였다. 제시한 기법을 2차 시스템, 서보 시스템, 발전 플랜트에 적용하여 시뮬레이션한 결과 상당히 만족할 만한 결과를 얻었다. A PID(Proportional-Integral-Oerivative) controller has been widely used to chemical process, power plant water treaeent process etc. because it has a sin pie control algorithm and several tuning techniques. However, it is not easy to use a PID controller in the complicated dynamical system with a big dead time and a high nonlinearity. Specially, because PID controller tuning in these system need highly experience and knowledge, skilled control engineer is required in spot therefore, research to apply skilled engineer know-how in tuning techniques using fuzzy, neural network, genetic algorithm or fusion of various intelligence algorithm is gone actively. Living body immunity that apply in PlD controller tuning techniaues in this paper is characteristic as parallel pmcessing function, distributed processing function and adaptive information processing by memory cell. The Immune algorithm have the suppression function and stimulation function by decrease and increase of antigen. This paper suggests obtained the tuning technology of ID parameter to get rid of disturbance and to have an optimal control at the same time on various system by in une algorithm. Necessary condition for rejecting disturbance is suggested by H_(2)/H_(∞) and PID controller designed to satisfy for necessary condition. The Immune algorithm is used to obtain opemal parameter of design the PID controller and the optimal parameter is estimated by ITSE(Integral of time weighted squared error) and ISE(Integral of squared error).

AC-DC 전력변환장치의 피드포워드 전압 제어기 설계 기법

임재욱 한국교통대학교 일반대학원 2019 국내석사

본 논문에서는 부하 변동에 강인한 전력변환장치의 전압 제어기 설계기법을 제안한다. AC-DC 전력변환장치는 커패시터 전압과 인덕터 전류를 제어하여 부하에 안정적인 전기 에너지를 공급해야한다. 기존의 전력변환장치는 부하 전류, 입력 전압과 커패시터 전류의 관계를 고려하지 않고 부하의 파라미터를 고정하여 전압제어기를 설계하였다. 하지만 부하의 양이 일정하지 않고 변동되는 시스템에 적용하는 경우, 부하 변동이 발생할 때마다 출력 전압의 과도현상이 나타나게 된다. 이러한 과도현상은 전압의 급격한 상승이나 하강으로 나타나 반도체 스위치와 부하에 악영향을 끼친다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 전압 제어기 설계 기법을 제안한다. 단상 PFC 부스트 컨버터와 3상 PWM 인버터를 각각 모델링하고 각 회로의 커패시터 전류방정식을 통해 과도현상의 원인을 파악한다. 모델링을 통한 분석을 기반으로 피드포워드 보상기를 설계하여 과도현상의 원인을 제거하는 전압 제어기 설계 기법을 제안한다. 단상 PFC 부스트 컨버터의 경우, 부하 전류와 입력 전압 변동이 출력 전압의 과도현상을 유발하기 때문에 이를 피드포워드 보상하여 부하 변동에 강인한 제어기를 설계하였다. 마이크로 그리드 인버터의 경우, 모드 전환 과정에서 전압제어기가 투입되면서 출력 전압과 부하 성분을 전압제어기가 모두 담당하게 되어 출력 전압의 변동이 발생한다. 따라서 부하전류를 피드포워드 보상기가 담당하도록 제어기를 설계하여 모드 변환 시 과도현상 없이 부드러운 모드 전환을 할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 제안하는 피드포워드 제어기는 PSIM을 통한 모의해석과 실험을 통해 그 효과를 입증하였다. In this paper, we propose a voltage controller design technique for a power converter that is robust to load variations. AC-DC power converters must provide stable electrical energy to the load by controlling capacitor voltage and inductor current. In the conventional power converter, the voltage controller is designed by fixing the parameters of the load without considering the relationship between the load current, input voltage and capacitor current. However, when applied to a system in which the amount of load is not constant and fluctuates, a transient phenomenon of the output voltage occurs every time a load fluctuation occurs. This transient phenomenon appears as a sudden rise or fall of the voltage, which has a problem of adversely affecting the semiconductor switch and the load. In this paper, to solve these problems, we model the single-phase PFC boost converter and the three-phase PWM inverter, respectively. The cause of the transient phenomenon is identified through the current equation of the capacitor of each circuit. We design a feedforward compensator based on analysis through modeling, and propose a voltage controller design technique that can eliminate the cause of transient phenomena. In the case of a single phase PFC boost converter, the load current and input voltage fluctuations cause the transient of the output voltage. In the case of the microgrid inverter, the output voltage fluctuates during the process of switching the output voltage and the load component of the voltage controller while the voltage controller is turned on during the mode switching process. Therefore, a controller is designed so that the feedforward compensator is responsible for the load current. The proposed feedforward controller proved its effectiveness through PSIM simulation and experiments.

비선형 플랜트에 강인한 PI-Sliding mode 제어기 설계

김정희 東亞大學校 大學院 2000 국내석사

본 논문에서는 고전적인 제어 방법인 PID 제어와 현대적인 제어 방법인 퍼지 제어와 슬라이딩 모드 제어의 강인성을 비교한다. 각 제어기의 스텝 응답 실행을 본래의 플랜트와 외란이 가해진 두 가지의 플랜트에 적용한 것을 matlab의 simulink를 통해 결과를 분석하고 그 문제점을 살펴본다. 또한 deadzone이 있는 비선형 플랜트에서 각 제어기를 시뮬레이션 해 보았다. 이 중 가장 강인한 제어기인 슬라이딩 모드 제어기는 채터링 현상과 정상상태 오차가 존재하는 문제점을 가지고 있다. 그래서 본 논문에서는 기존의 슬라이딩 모드 제어기의 제어 입력에 PI를 사용하여 문제점을 보완하였다. 그리하여 채터링을 제거하고 정상 상태 오차가 거의 없는 강인한 퍼지 슬라이딩 모드 제어기를 제안한다. This study attempts to compare of robustness of controllers and to analyze -conventional PID control and modern fuzzy logic control and sliding mode control techniques. The step response performance of each controller, applied the nominal and two perturbed plants, is presented. Sliding mode controller is that one of these controllers is most robust. but it exists chattering and stead state error. Especially, it apparently shows according to change of slope of nonlinear deadzone. So this paper is suggested PI-sliding mode controller that we take a use of s and integral values solved through PI as control law u of sliding mode controller. Therefore it is robust because that is got rid if its chattering and is reduced steady state error.

네트워크 기반 전동기 구동시스템의 제어기 설계에 관한 연구

정의헌 울산대학교 2006 국내박사

최근 네트워크 및 제어기술의 비약적인 발전으로 제어시스템의 장치들이 공유 네트워크를 통해 연결되는 네트워크 기반 제어시스템에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며 산업현장의 크레인, 산업용 로봇 등과 같은 생산설비에 적용되고 있는 추세이다. 이러한 시스템의 장점은 종래의 점대점 연결방식을 적용한 시스템 에 비해 배선작업이 간단하고 구조변경 시 배선상의 유연성을 가지며 유지보수가 용이하다. 하지만 네트워크를 적용함으로써 발생되는 한정된 대역폭, 적용된 프로토콜에 따른 실시간 데이터 전송의 어려움 그리고 네트워크 유도지연 등으로 인해 시스템의 설계단계에서 고려해야 할 사항이 많고 명확한 설계사양 결정이 어려워진다. 이를 해결하기 위해 한정된 네트워크의 대역폭을 효율적으로 사용하고 데이터 전송의 실시간성을 보장하기 위한 스케줄링 알고리즘이 연구되고 있으며, 네트워크 유도지연을 보상할 수 있는 제어기 설계기법에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 산업현장의 생산설비에 흔히 사용되는 전동기 구동시스템에 네트워크가 적용될 경우 유도지연을 보상할 수 있는 제어기 설계기법에 대해 논하 였다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 첫째, 공유 네트워크로 IEEE802.3 CSMA/CD 프로토콜과 유사한 CAN(Controller Area Network)을 적용하였고 제어 시스템에 적합한 동적 스케줄링 알고리즘으로는 기 제안된 MEF-TOD(Maximum-Error First-Try Once Discard)Rule을 사용하였다. 둘째, 제어대상이 선형인 경우 시변 네트워크 유도지연을 보상할 수 있는 선형행렬부등식(LMI: Linear Matrix Inequality)기반 상태궤환 안정화 기법을 제안하였다. 이를 바탕으로 실제 시스템에 쉽게 적용할 수 있는 출력궤환 제어기 설계기법을 제안하고 타당성을 검증하기 위해 네트워크 기반 직류전동기 구동시스템의 시간지연을 보상할 수 있는 제어기를 설계하고 시뮬레이션 및 실험을 수행하였다. 셋째, 입.출력 선형화 기법을 적용하여 제어대상이 비선형인 네트워크 기반 유도전동기 구동시스템의 시간지연을 보상할 수 있는 제어기 설계기법을 제안하고 타당성을 검증하기 위해 시뮬레이션을 수행하였다. In the NCS (Networked Control Systems) whose control loops are closed through the serial communication channel, most important issue which should be overcome from the point of controller design is network-induced time delay. This paper focuses on controller design for networked motor-drive systems. Especially, DC motor and Induction motor drive systems are considered. The CAN (Controller Area Network) which is similar to IEEE802.3 CSMA/CD protocol is considered as shared network for networked DC motor-drive systems. In order to compensate the network-induced time delay, LMI (Linear Matrix Inequality) based SFST (State Feedback Stabilization Technique) is proposed for NCS with time-varying delay. And also, the output feedback controller design technique which is based on SFST is proposed for networked DC motor-drive system. Simulation and experimental results are given to verify the controller design technique. The LMI based state feedback controller designed method is proposed for networked induction motor-drive system which is basically controlled by FOC (Field Oriented Control) and input-output linearizing technique to compensate the network-induced time delay (fixed value).

브러시리스 직류 전동기에 대한 고효율 제어기의 설계

이현규 한밭大學校 産業大學院 2011 국내석사

국 문 요 약 브러시리스 직류 전동기에 대한 고효율 제어기의 설계 논문제출자 이 현 규 지 도 교 수 김 성 덕 본 논문에서는 브러시리스 직류 전동기를 구동시키기 위한 고 효율 제어기 설계 방법을 기술한다. 국내에서 생산되는 대부분의 제어기는 비교적 낮은 역률을 나타낸다. 일반적으로 브러시리스 직류 전동기의 효율을 결정하는 역률은 전류의 고조파 성분 때문에 저하된다. 그러므로 이 연구에서는, 전류에 포한된 고조파 성분을 감소시킴으로써 역률을 개선하기 위하여 역률보상 회로 (Power Factor Correction)를 가진 전동기 제어기 설계 방법을 제안하였다. 또한, 고 효율을 얻기 위하여 PID 알고리듬을 제어기에 적용하였다. 설계된 제어기와 국내 회사에서 제조된 범용 브러시리스 직류 전동기의 제어기에 대하여, 역률, 전류의 고조파 성분, 또는 전력소비와 같은 몇 가지 특성들을 비교하였다. 설계된 제어기의 역률은 대략 97%까지 증가되었음을 증명하였다. 더욱 PID 제어 방식을 사용함으로써, 최대속도 1500rpm에서 속도 편차가 ±15rpm 이내에 드는 매우 정밀한 제어기가 구현되었다. 과전류나 과온도가 관측되는 동안에 발생하는 전류 변동이나 온도 변화에 대해서도 MCU(Micro Controller Unit)는 높은 안정성을 보였다. 그 결과, 제시된 제어기는 높은 효율을 나타냄을 확인하였다.

개별이동평균법을 적용한 퍼지제어기의 응답에 관한연구

황종덕 부경대학교 산업대학원 2009 국내석사

속도제어를 위하여는 PID 제어기의 이득을 시스템 변화에 따라 조정하는 Adaptive Control 방법이 적용하고 있으나 알고리즘의 복잡성 및 여러 가지 이유로 인하여 실제로 원활한 제어기를 구현하기가 힘든 단점을 가지고 있다. 또한 비선형제어 방법으로 가변구조제어(Variable Structure Control)방법이 사용되고 있으나 Sliding 평면에서 고속 모델링이 무시되었던 고주파 동특성을 야기 시킬 수 있는 문제점을 가지고 있어 이러한 문제점을 해결하기 위하여 PI제어기와 퍼지제어기를 이용하여 보다 나은 제어기를 적용하여 고효율 속도제어를 구현하고자 하며 실험을 통한 퍼지제어 기의 특성이 우수함을 나타내고자 한다. PID control has been used for Torque, Speed control and stability and the same character of DC Motor has been researched on actively for the stable driving and the correct speed control. This study shows the possibility of the high efficient speed control with fuzzy controller using individual moving mean method for the strong control and the stable speed control by research.

제어기 교체문제 해법과 그 응용에 대한 연구

김태신 인하대학교 대학원 2010 국내박사

비선형성이 큰 플랜트를 제어하는 경우에 하나의 선형제어기만으로 모든 동작영역을 다룰 수 없기 때문에 동작영역에 따라 대응하는 제어기를 설계하고 동작영역이 뀌면 제어기를 교체하는 방식으로 제어하게 된다. 그런데 플랜트의 동작영역이 바뀔 때에 아무런 대책 없이 제어기를 교체하면 제어기 출력의 갑작스러운 변화에 의해 충돌(bump)현상이 야기되어 제어성능과 안정성에 부정적 영향을 미치는 문제가 생한다. PID제어기와 같은 고전제어기법의 경우 이러한 충돌문제는 이득계획(gain cheduling)기법에 의해 해결할 수 있으나, 현대제어기법에서는 이 방법을 적용하기가 적절하다. 따라서 이 논문에서는 현대제어기법을 사용할 경우에 제어기 교체시 발생할 수 있는 ‘충돌(bump)’문제를 해결하는 무충돌전환 기법을 제안한다. 이 논문에서는 우선 현대 선형제어기법 중에 가장 일반적인 LQ제어기를 위한 무충돌전환 기법을 제안하고, 이를 확장하여 누적방지를 포함한 일반적인 선형제어기를 한 무충돌전환 기법을 제안한다. 또한 입력불일치가 제어기 교체시의 충돌을 야기하는 경우에 이를 해결할 수 있는 기법을 제안한다. 그리고 이렇게 제안된 기법들과 개념을 응용하여 넓은 동작영역에서의 제어기 교체 알고리즘과 새로운 누적방지 법을 제안하고, 제안된 제어기 교체문제 해법을 응용할 수 있는 연구분야에 대해 제시한다. 끝으로, 제안된 기법들에 대해 모의실험과 수치예제 및 적용실험을 통해 그 용성을 확인하고 타당성을 예시한다. 이 논문에서 제안된 무충돌전환 기법들은 기존의 기법에 비해 충돌현상을 직접적으로 다루기 때문에 불안정한 플랜트에 대해서도 적용할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한 간단한 정적 되먹임 이득행렬(static feedback gain matrix)을 통해 무충돌전환을 이룰 수 있을 뿐만 아니라 오프라인 제어루프의 안정성을 보장한다. 아울러 충돌의 크기를 조절하기 용이한 체계적인 최적설계기법을 제공한다. 또한 동작점을 고려한 다양한 누적방지 선형제어기에 대한 무충돌전환 기법들을 제시함으로써 폭넓은 적용이 가능하다. Controlling plants with highly nonlinearities, each controller is designed and switched corresponding to each operating region because a single linear controller is not able to cover the overall operating range for the nonlinear plants. By the way, in case the operating region changes, if the controller is switched without any preparation for the change, the abrupt variation of the controller output will happen, which is called ‘the bump phenomenon,’ and cause a bad effect on the control performance and the stability. In classic control methods such as the PID controller, this problem is usually solved by using the gain scheduling technique. However, this method is improper in case of the modern linear control method. Therefore, in order to overcome this limitation, this thesis proposes some bumpless transfer methods so that they can prevent the bump. Firstly, in this thesis, a bumpless transfer method is proposed for the LQ controller which is the most general modern linear control method and this concept is to be extended to a method for the general linear controller including the anti-windup. In addition, this thesis proposes a method to solve the problem which happens in case that, on the controller switching time, any discrepancy between two controller inputs is transferred directly to the controller output. And via applications of these proposed methods and their concepts, this thesis also proposes a controller switching algorithm for the wide operating range and a new anti-windup method, and introduces their application research areas. Finally, this thesis suggests the usefulness of the proposed methods via simulations and numerical examples and exemplifies the validity of them by some experiments. The bumpless transfer methods proposed in this thesis have a merit to be applied to the unstable plant because the proposed method directly deals with bump phenomenon in contrast to existing methods. It is also noted that the bumpless transfer and stability of an off-line controller loop are ensured by a simple static feedback matrix. And a systematic optimization design method is to be proposed to make bump tuned easily. Furthermore, because the proposed bumpless transfer methods can cover the various anti-windup linear controllers accounting for their operating points, they can have wide applications to real control problems.