공압시스템의 위치제어 및 내결함성 제어에 관한 연구. 이러한 기계장치는 센서와 액츄에이터의 조합으로 구성되어 있으며, 그 작동방법 및 제어방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기계 시스템을 제어하는 것뿐만 아니라 알고리즘을 실행하는 컨트롤러도 중요하지만, 시스템의 물리량을 측정하는 센서를 사용하는 것은 필수적이다.
센서 용량이 높을수록 제어 효율이 높아지므로 전류 센서는 매우 정확하지만 동시에 구조가 복잡합니다. 센서 고장으로 인해 시스템 제어가 상실되면 심각한 안전 위험이나 큰 손실이 발생할 수 있습니다. 본 논문에서는 로드리스 공압 실린더를 구체적으로 모델링하고, 모델링된 시스템을 기반으로 결함 진단 및 결함 허용 제어 전략을 제안합니다. 결과는 다음과 같습니다.
시스템 재구성 방식의 개념을 적용한 FTC(Fault-Tolerant Control) 알고리즘을 추가함으로써 비정상적인 센서 상황에서도 제어 목적을 달성할 수 있습니다. 최종 구축된 제어 시스템은 MATLAB/Simulink를 사용하여 구축되었으며, 제안된 제어 전략이 잘 작동하는 것을 시뮬레이션을 통해 검증했습니다.
서 론
연구 배경
연구 동향
연구 목적
배경이론
제어기
- Back stepping 제어
이 일련의 제어 프로세스는 다음 Lyapunov 함수 후보를 기반으로 합니다. Lyapunov 함수 후보를 설정하는 방법은 다음과 같습니다. 이 제어 알고리즘을 설계하는 과정은 실제 제어 입력 y가 결정될 때까지 반복됩니다.
확장 상태 관측기
모델링 및 시뮬레이션 결과
공압 실린더 모델링
확장 상태 관측기 설계
제어기 설계
- Back stepping 제어기 설계
- 고장 허용 제어 알고리즘 설계
본 연구에서 FTC(Fault Tolerant Control Technique)로 적용한 방법은 System Reconfiguration Scheme의 개념이다. 센서에서 측정한 실제 시스템 압력 값과 시스템 모델을 기반으로 팽창 조건 관찰자에서 추정한 압력 값을 모두 사용합니다. 시스템 제어에서는 기본적으로 압력 측정값을 입력값으로 사용하지만, 측정값이 추정값과 일정 수준 이상 차이가 나면 측정값을 버리고 추정값을 선택합니다.
따라서 압력센서에 노이즈가 발생하거나 압력센서의 고장으로 측정값이 0이 되는 상황에서도 본래의 제어목적을 달성할 수 있다.
시뮬레이션 검증
- 센서 정상 조건
- 센서 비정상 조건(노이즈)
- FTC 기법 미 사용시
- FTC 기법 사용시
- 센서 비정상 조건(고장)
- FTC 기법 미 사용시
- FTC 기법 사용시
센서에 노이즈가 인가되었기 때문에 측정값이 부정확한 것으로 추정되었습니다. 이 경우의 시뮬레이션 결과는 다음과 같습니다. 센서가 정상적으로 작동하지 않아 측정값이 0이 되는 상황을 가정했습니다.
이 경우의 시뮬레이션 결과는 다음과 같습니다.
결론 및 향후과제
On stability analysis of active disturbance rejection control for nonlinear time-varying plants with unknown dynamics. In modern industry, as the required factors such as high precision, repetitive work, mass production and hazardous work increase, the use of machines has become essential. Without the use of machines it is very difficult to make a profit or in most cases it is impossible to achieve the goal yourself.
Due to these circumstances, the mechanical system becomes more and more developed and complex. These mechanical devices consist of a combination of sensors and actuators, and research on the mode of operation and the mode of control has been actively carried out. When controlling a mechanical system, the controller that implements the algorithm is important, and the use of a sensor that measures the physical quantity of the system is essential.
Therefore, the current sensor is very precise, but at the same time has a complex structure. Such a complex structure inevitably increases the risk of error, hence the need for countermeasures. The failure of the sensor cannot be detected by the naked eye, and it is very difficult to prevent it through inspection because the number of commonly used sensors is large.
If the system is out of control due to a sensor failure, this can lead to serious safety risks or huge losses. Therefore, there is a need for a method to detect and deal with such a sensor failure situation. This article specifically models a pneumatic rodless cylinder, and proposes a fault diagnosis and fault tolerance control strategy based on the modeled system, and the results are as follows.
The mathematical modeling process of the pneumatic rodless cylinder was carried out and the validity of the completed system model was confirmed. A backstepping-based controller for system control was designed, and an extended state observer was designed to estimate the system state value and improve the control performance.
