시간지연이 존재하는 선형시스템의 제어기 설계 = Compensator Design for Linear Systems with Delay

국문 초록 (Abstract)

오늘날 과학기술이 발전함에 따라 제어시스템들은 하나 이상의 기능을 갖게 설계되어 시스템의 구조가 복잡해지고 있는 추세이다. 시스템의 구조가 복잡해짐으로 인해서 시스템을 이루는 각각의 구성요소들은 개별적으로 설계되고, 개별적으로 설계된 시스템의 구성요소들이 네트워크를 통해 정보를 송수신 함으로서 시스템이 동작을 하게 된다. 이렇게 시스템 각각의 구성요소들이 네트워크를 통해 정보를 송수신하는 과정에서 여러 가지 원인에 의해 시간지연이 발생하게 되고, 네트워크 상에서 발생하는 시간지연은 불규칙한 형태로 나타난다. 이러한 불규칙한 시간지연의 발생으로 인해 시스템의 성능이 저하되는 문제가 야기될 수 있다. 시스템의 성능을 저하시키는 불규칙한 시간지연은 그 형태를 예측하기가 매우 어렵기 때문에 불규칙한 시간지연을 보상하여 시스템의 성능을 높이려는 많은 연구가 수행되고 있다.
본 논문도 불규칙한 시간지연을 보상하여 시스템의 성능을 높이고자 하는 목적에서 수행된 논문의 하나이다. 본 논문에서는 불규칙한 시간지연의 보상을 위해서 다중모델필터 알고리듬의 하나인 IMM(Interacting Multiple Model)을 시간지연이 존재하는 시스템에 적용하였고, IMM의 적용을 위해서 네트워크 부하가 작은 경우, 네트워크 부하가 중간인 경우, 네트워크 부하가 큰 경우의 세 가지 가설을 세워서 결합제어기를 설계하였다. 또한 설계한 결합제어기의 성능을 보기 위해 여러 가지 시간지연 환경에서 simulation을 수행하였으며, 불규칙한 시간지연을 보상하기 위해 제안된 다른 제어기와 simulation결과를 비교하여 IMM을 적용한 결합제어기의 우수성을 보이도록 한다.

목차 (Table of Contents)

• 개요 2
• I. 서론 3
• II. 시간지연과 시스템의 수학적 모델링 7
• 2.1 일정한 값으로 모델링되는 시간지연 7
• 2.2 불규칙한 값으로 모델링되는 시간지연 7
• 2.3 시간지연이 존재하지 않는 시스템의 모델링 10
• 2.4 시간지연이 존재하는 시스템의 모델링 11
• III. 평균값제어기 설계 (mean-time controller) 14
• 3.1 시간지연이 존재하지 않는 이산시간 시스템의 최적제어기 14
• 3.2 시간지연이 존재하는 이산시간 시스템의 평균값제어기 15
• IV. 결합제어기 설계 (combined controller) 22
• 4.1 IMM 22
• 4.2 결합제어기 26
• V. Simulation 29
• Ⅵ. 결론 47