TDCIM의 와인드업 방지를 위한 기법의 개발

Abstract

본 논문에서는 시간 지연 추정과 내부 모델 개념을 결합한 강인 제어기(Time Delay Control with Internal Model concept: TDCIM)의 와인드업(windup) 방지를 위한 기법을 제안 하고자 한다. TDCIM은 로봇 매니퓰레이터를 위한 강인 제어기이다. TDCIM은 TDC에서의 시간 지연 추정 오차(Time Delay Estimation error : TDE error)를 IMC에서의 개념을 사용하여 보상함으로써 TDC의 제어 성능을 향상 시켰으며 특히 쿨롱 마찰력과 Stick-Slip과 관련하여서는 TDC보다 월등한 성능을 보인다. 하지만 TDCIM을 구동기의 포화 요소가 존재하는 시스템에 적용하였을 때 와인드업 문제가 나타나는 것을 확인 할 수 있었으며 이로 인해 큰 오버 슈트(overshoot)가 나타나거나 응답 시간이 느려지는 등 응답의 열화(degradation)가 나타났다. 따라서 본 연구에서는 TDCIM에서 일어날 수 있는 와인드업 현상을 보상하기 위한 두 가지 방법을 제안한다. 첫 번째 방법은 적분 중지 알고리즘(Incremental Algorithm)을 사용하는 것이며 두 번째 방법은 Back Calculation 방법을 사용하는 것이다. 모의 실험과 2자유도 평면 로봇의 실험을 통해 제안된 방법이 TDCIM에서 일어날 수 있는 와인드업 현상을 효과적이고 효율적으로 보상함을 보인다.