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역동력학과 퍼지기법을 이용한 DC 모터용 2자유도 제어기
A Two-Degree-of-Freedom-Controller for DC Motors Using Inverse Dynamics and the Fuzzy Technique

김병만   (현대중공업(주) 기술개발본부CC0002871  ); 김종화   (한국해양대학교 기계·정보공학부UU0001479  ); 유영호   (한국해양대학교 기계·정보공학부UU0001479  ); 진강규   (한국해양대학교 기계·정보공학부UU0001479  );
  • 초록

    본 논문에서는 역동력학과 퍼지기법을 기반으로 하는 DC 모터 속도제어용 2자유도 제어기를 설계한다. 제안된 제어기는 DC 모터 시스템의 역동력학 모델, 전처리필터와 퍼지보상기로 구성된다. 모델은 쿨롱마찰을 내포하는 비선형 방정식으로 표시되며, 전처리필터는 역동력학 모델에 의해 유발될 수 있는 고주파 영향을 막아주며, 퍼지보상기는 모델의 불확실성, 외란 등으로 인한 오차를 보상한다. 퍼지보상기는 기준 입력 변화에 대한 추종성능과 외란에 대한 오차 제거성능을 동시에 개선하도록 설계된다. 모델과 보상기의 파라미터는 각각 실수코딩 유전알고리즘으로 추정되고 동조된다. 제안된 기법의 유효성은 실험을 통해 검증된다.


    In this paper, a Two-Degree-of-Freedom-Controller(TDFC) for DC motors based on inverse dynamics and the fuzzy technique is presented. The proposed controller includes the inverse dynamic model of a DC motor system, a prefilter and a fuzzy compensator. The model of the system is characterized by a nonlinear equation with coulomb friction. The prefilter eliminates high frequency effects occurring when the inverse dynamic model is implemented. The fuzzy compensator is designed for tracking the change of the reference input and simultaneously regulating the error between the reference input and the system output which can be caused by disturbances. The optimal parameters of both the model and the compensator are identified by a real-coded genetic algorithm. An experimental work on a DC motor system is carried out to verify the performance of the proposed controller.


  • 주제어

    DC motor .   inverse dynamic model .   speed control .   genetic algorithm.  

  • 참고문헌 (13)

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    3. T. Sugie and T. Yoshikawa, "General Solution of Robust Tracking Problem in Two-Degree-of Freedom Control Systems," IEEE Trans. Automat. Gontr., vol. AC-31, pp. 552-554, 1986. 
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    8. 허남호, 남광희, "역동력학을 이용한 교류 전동기 전류제어기," 제어.자동화.시스템공학 논문지, 제6권, 제1호, pp.26-32, 2000. 
    9. 진강규, 유전알고리즘과 그 응용, 교우사, 2000. 
    10. C. E. Garcia and M. Morari, "Internal Model Control I: A Unifying Review and Some New Result," Industrial Engineering Chemistry Research, vol. 21, pp. 308, 1982. 
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    12. 이현식, 진강규, "유전알고리즘을 이용한 비선형시스템의 퍼지 모델링 및 제어", 대한전기학회 하계학술대회 논문집, B편, pp.581-584, 1998. 
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 저자의 다른 논문

  • 김종화 (25)

    1. 1997 "비선형 시변 시스템을 위한 퍼지 보상기를 가진 적응 제어기" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering 3 (2): 149~155    
    2. 1998 "선박 주기관 원격제어시스템을 위한 실시간 제어알고리즘 구현에 관한 연구" 韓國舶用機關學會誌 = Journal of the Korean Society of Marine Engineers 22 (6): 901~907    
    3. 1998 "유전알고리즘을 이용한 비선형 시스템의 온라인 퍼지 모델링" 퍼지 및 지능시스템학회 논문지 = Journal of fuzzy logic and intelligent systems 8 (3): 80~87    
    4. 2001 "칼만필터를 이용한 3점식 정도측정에 관한 연구" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering 18 (2): 72~78    
    5. 2001 "유전알고리즘에 의한 퍼지모델기반의 상태관측기 설계" 韓國舶用機關學會誌 = Journal of the Korean Society of Marine Engineers 25 (1): 162~170    
    6. 2001 "광파이버센서를 이용한 유압실린더 스트로크의 원격 검출에 관한 연구" 韓國舶用機關學會誌 = Journal of the Korean Society of Marine Engineers 25 (1): 191~198    
    7. 2001 "선박자동항로 추적을 위한 회두각 명령의 생성과 적응 퍼지제어" 韓國舶用機關學會誌 = Journal of the Korean Society of Marine Engineers 25 (1): 199~208    
    8. 2003 "비선형 퍼지 PID 제어기의 성능 개선에 관한 연구" 韓國舶用機關學會誌 = Journal of the Korean Society of Marine Engineers 27 (7): 852~861    
    9. 2004 "수산·해운계 고등학교 전문 교과 편수 자료 개발에 대한 기초 연구" 水産海洋敎育硏究 = Journal of fisheries and marine sciences education 16 (1): 1~10    
    10. 2004 "가변 설계 파라미터 퍼지 PID 제어기를 이용한 비선형 유압시스템의 위치 제어" 韓國舶用機關學會誌 = Journal of the Korean Society of Marine Engineers 28 (1): 136~144    
  • 유영호 (21)

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