슬라이딩 모드 기반 관측기와 제어기를 이용한 역진자 시스템의 위치 및 안정화 제어

Abstract

본 논문은 부족구동 시스템 중 하나인 역진자 시스템에 대해 외란이 존재하는 상황에서도 불안정한 평형점을 유지할 수 있도록 진자를 안정화 제어함과 동시에 구동체의 위치는 원하는 위치로 이동할 수 있도록 위치 제어 기법을 제안한다. 부족구동 시스템은 구동기의 수보다 시스템의 자유도가 더 많아 동적 결합과 비선형 특성을 가지고 있어 제어기를 설계하는 것은 어려운 문제이며, 외란이 존재하는 경우 이를 보상해주는 것 또한 어려운 문제이다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 적분 슬라이딩 모드 기반 관측기를 제안한다. 관측기를 이용하여 외란 및 시스템 모델 오차를 추정하여 보상해 줄 수 있으며, 상태변수들 또한 추정이 가능하다. 또한 위치 및 안정화 제어를 위한 슬라이딩 모드 제어기를 제안한다. 구동체를 원하는 위치로 보내기 위한 진자의 기준값을 생성해내는 제어기와 진자의 각도가 기준값을 추종하도록 하는 시스템 입력을 생성해내는 제어기로 구성된다. 이론적 해석 및 모의 실험을 통해 제안한 제어기법의 타당성을 확인한다.