AJOU Central Library Repository: 적분 슬라이딩 모드 외란 관측기 및 제어기 기반 쿼드로터 시스템의 강인 추종 제어

Graduate School of Ajou University Department of Electronic Engineering 3. Theses(Master)

적분 슬라이딩 모드 외란 관측기 및 제어기 기반 쿼드로터 시스템의 강인 추종 제어

Alternative Title: Robust Tracking Control of Quadrotor Systems Using Integral Sliding Mode Based Disturbance Observer and Control

Abstract: 본 논문에서는 적분 슬라이딩 모드 외란 관측기(Integral Sliding Mode Disturbance Observer, ISMDO) 및 적분 슬라이딩 모드 제어기(INtegral Sliding Mode Controller, ISMC)를 기반으로 외란이 존재하는 쿼드로터 시스템의 위치 및 자세각의 강인 추종 제어 설계 방법을 제안한다. 첫째로, 쿼드로터 시스템의 동역학을 외란을 포함한 시스템의 동역학 방정식으로 모델링한다. 쿼드로터 시스템이 비행할 때 모델링 오차를 포함한 외부 외란이 존재하여 각 제어를 위한 힘에 외란이 존재하게 된다. 이를 고려하여 외란을 포함한 동역학 방정식의 정리가 필요하다. 둘째, 적분 슬라이딩 모드 외란 관측기를 설계하고 외란을 추정하여 이를 보상한다. 셋째, 시스템이 원하는 위치로 따르기 위한 제어를 위해 가상 자세각 생성기를 사용하고, 시스템이 원하는 값을 추종하기 위해 강인한 제어기를 설계한다. 마지막으로 제안한 제어기법을 검증하기 위한 모의 실험을 수행한다. 제안하는 강인 제어 방법은 외란 관측기를 사용하지 않은 적분 슬라이딩 모드 제어기 및 외란 관측을 위해 흔히 쓰이는 비선형 외란 관측기와 비교하여 매우 효과적으로 제어됨을 확인할 수 있다. 주제어 : 강인 제어, 외란 관측기, 적분 슬라이딩 모드 제어, 쿼드로터 시스템

Alternative Abstract: In this paper, an integral sliding mode disturbance observer (ISMDO)-based integral sliding mode controller (ISMC) design method is proposed for robust tracking control of the position and attitude angles of a quadrotor system with disturbances. First, the dynamics of the quadrotor system is modeled including disturbances. Second, the disturbances are estimated and compensated for by designing the ISMDO. Third, a virtual attitude angle generator is used to make the quadrotor follow a desired position, and a robust controller is designed to track the desired value of the system. Finally, simulations are performed to verify the proposed control method to show that the proposed robust control method is very effective compared to the methods using only one of the ISMC and the nonlinear disturbance observer.

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