이동식 수레형 도립진자의 마찰력 보상에 관한 연구
A Study on the Friction Compensation of a Mobile Cart Pendulum System
- 발행기관 亞洲大學校 大學院
- 지도교수 홍석교
- 발행년도 2005
- 학위수여년월 2005. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
이 논문은 이동식 수레형 도립진자 제어에 있어서 비선형적인 특성을 발생시키는 원인중의 하나인 마찰력을 보상하는 방법에 대하여 고찰한다. 여기에 사용된 방법은 모터에 전압을 인가하였을 때의 이동식 수레형 도립진자의 위치와 속도에 대한 데이터를 가지고, 가우시안 반복을 적용한 비선형 최소 자승법을 이용하여 마찰력을 추정하고, 모델링을 하여, 모델링 된 파라미터를 이용하여 비선형적인 특성을 최소화하는 것이다. 이 논문의 주된 결과는 수학적으로 모델링 한 마찰력이 실제의 마찰력과 유사하며, 이 마찰력을 보상함으로서, 이동식 수레형 도립진자의 제어 성능이 향상되었음을 보여준다. 따라서 이 결과는 기존의 마찰력을 무시하고, 이동식 수레형 도립진자를 제어하였을 때보다 마찰력을 보상하였을 때가 더욱 안정된 시스템이 됨을 실험적으로 확인한다.
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본문차례
제 1 장 서론 = 1
제 2 장 이동식 수레형 도립진자 시스템 = 2
2.1. 시스템의 모델링 = 2
2.1.1. 평면에 놓인 경우 = 2
2.1.2. 모터 파라미터 추정 = 4
2.1.3. 경사면에 놓인 경우 = 7
제 3 장 제어기 설계 = 8
3.1. LQR(Linear Quadratic Regulator)[4] = 8
3.1.1. LQR에 의한 제어기 설계 = 8
3.2. 적분기를 추가한 LQR 제어기[5] = 9
제 4 장 마찰력과 마찰력 보상기의 설계 = 12
4.1. 마찰력 모델[6] = 12
4.2. 마찰력 보상기 모델 = 13
4.3. 마찰력 보상 방법 고찰 = 14
4.4. 기존 마찰력 보상기의 문제점 = 15
4.5. 새로운 마찰력 보상기 설계 = 16
제 5 장 실험 및 결과 = 18
5.1. 시스템의 구성 = 18
5.2. 시스템 제어기 구성 = 19
5.3. 수레의 위치 입력이 없을 경우의 실험 = 20
5.3.1. 평지 실험 = 21
5.3.2. 경사면 실험 = 21
5.4. 수레의 위치 입력이 있을 경우의 실험 = 25
5.4.1. 평지 실험 = 25
5.4.2. 경사면 실험 = 25
5.4.3. 경사면에서 마찰력 보상할 경우의 각종 결과 = 29
제 6 장 결론 = 32
참고문헌 = 33
목차
그림차례
그림 2.1 이동식 수레형 도립진자 시스템 2
그림 2.2 수레 속도의 응답과 추정된 파라미터에 의한 계산값 6
그림 2.3 경사면 위에서의 도립진자 시스템 7
그림 3.1 도립진자 제어시스템의 블록도 9
그림 3.2 적분기를 추가한 도립진자 제어시스템의 블록도 10
그림 4.1 속도 변화에 대한 쿨롬 마찰력 13
그림 4.2 마찰력 보상 방법 14
그림 4.3 마찰력을 보상한 블록도 15
그림 4.4 기존 마찰력 보상기의 문제점 16
그림 4.5 마찰력 보상기 모델 17
그림 5.1 이동식 수레형 도립진자의 구성도 18
그림 5.2 전체 시스템 제어기 구성도 20
그림 5.3 수레 위치의 응답 22
그림 5.4 마찰력을 보상한 수레 위치의 응답 23
그림 5.5 경사면에서 수레 위치의 응답 23
그림 5.6 경사면에서 마찰력을 보상하였을 때 수레 위치의 응답 23
그림 5.7 경사면에서 적분기를 추가하였을 때 수레 위치의 응답 24
그림 5.8 경사면에서 마찰력 보상과 적분기를 추가하였을 때 수레의 위치 24
그림 5.9 수레의 위치 입력 26
그림 5.10 평지에서 마찰력을 무시할 때 위치 입력이 주어졌을 경우의 수레 위치의 응답 26
그림 5.11 평지에서 마찰력을 보상할 때 위치 입력이 주어질 경우의 수레 위치의 응답 27
그림 5.12 경사면에서 마찰력을 무시할 때 위치 입력이 주어질 경우의 수레 위치의 응답 27
그림 5.13 경사면에서 마찰력을 보상할 때 위치 입력이 주어질 경우의 수레 위치의 응답 28
그림 5.14 수레 위치의 응답 29
그림 5.15 수레의 속도 29
그림 5.16 진자의 각도 30
그림 5.17 진자의 속도 30
그림 5.18 제어기에 의한 제어입력 31
그림 5.19 모든 상태 31
표차례
표 5.1 이동식 수레형 도립진자 시스템 파라미터 19
사진차례
사진 5.1 이동식 수레형 도립진자의 사진 19
