3-자유도 헬리콥터 시스템의 입자군집최적화 기법을 이용한 시스템 식별

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 Quanser사의 3-자유도 헬리콥터 시스템에 대한 종래의 선형 수리 모델을 개선한 수리 모델을 제안하고, 실험을 통해 제안된 수리 모델을 기반으로 설계된 제어기의 제어 성능을 종래의 수리 모델을 기반으로 설계된 제어기의 제어 성능과 비교함으로써 그 타당성을 검증한다. 이에 대한 연구 진행 과정은 다음과 같다. 첫째, 3-자유도 헬리콥터 시스템의 동특성을 분석하고, 종래의 선형 수리 모델을 구축한다. 둘째, 종래의 수리 모델의 구축을 위해 수행된 선형화 과정에서 제거된 비선형적 요소들을 파악한다. 그리고 이 제거된 비선형적 요소들에 대응하는 파라미터들을 추가하여 개선된 수리 모델을 구축한다. 이 때, 수리 모델을 구축하기 위해 메타 휴리스틱 전역 최적화 기법인 입자군집최적화 알고리즘을 이용한다. 마지막으로, 제안된 모델을 기반으로 제어기를 설계하고, 이를 종래의 수리 모델을 기반으로 설계된 제어기의 제어 성능을 비교하여 제안된 수리 모델의 타당성을 검증한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study proposes the more improved mathematical model than conventional that for the 3-DOF Helicopter System in Quanser Inc., and checks the validity about the proposed model by performance comparison between the controller based on the conventional model and that based on the proposed model. Research process is next : First, analyze the dynamics for the 3-DOF helicopter system and establish the linear mathematical model. Second, check the eliminated nonlinear-elements in linearization process for establishing the linear mathematical model. And establish the improved mathematical model including the parameters corresponding to the eliminated nonlinear-elements. At that time, it is used for modeling that Particle Swarm Optimization algorithm the meta-heuristic global optimization method. Finally, design the controller based on the proposed model, and verify the validity of the proposed model by comparison about the experimental results between the designed controller and the controller based on the conventional model.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 3-자유도 헬리콥터 시스템의 특성 및 선형 수리 모델
• 3. 입자군집최적화 알고리즘을 이용한 시스템 식별
• 4. 실험 결과
• 5. 결론
• References

참고문헌 (Reference)

1 김종화, "헬리콥터의 적응 퍼지제어" 한국지능시스템학회 13 (13): 564-570, 2003

2 김문환, "헬리콥터 시스템의 퍼지 분산 제어기 설계" 한국지능시스템학회 12 (12): 80-84, 2002

3 Koo T.J., "Output tracking control design of a helicopter model based on approximate linearization　" 3596-3601,

4 Yujia Zhai, "Model predictive control of a 3-DOF Helicopter system using successive linearization　" 2 (2): 9-19, 2010

5 Mitsusaki Ishitobi, "Mechatronic Systems, Simulation, Modeling and Control" Mechatronic Systems, Simulation, Modeling and Control 147-171, 2010

6 박두환, "Hybrid GA-PID WAVENET 제어기를 이용한 모형 헬리콥터 시스템의 자세 제어" 대한전기학회 53 (53): 433-439, 2004

7 Apkarian. J, "3D Helicopter Experiment Manual" Quanser Consulting, Inc 1998