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기 술 명
외부 교란 추정 방법 및 외부 교란 추정기
연 구 자
안효성(기전공학부)
등록번호
10-1189771-00-00
출원번호
10-2009-0133997
문 의 처
문희곤062-715-3077hgmoon@gist.ac.kr
발명정보

본 발명은 제어시스템에 입력되는 외부 교란을 추정하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 칼만필터나 모델기반으로 신호의 상관관계를 이용하여 시스템 입력이나 출력에 입사되는 토크나 힘 등의 교란을 추정하는 방법이다. 본 발명의 목적은 시스템에 입력되는 알려지지 않은 외부 교란을 센서없이 추정하여 이 교란을 제거하거나, 원격제어에서 힘 전달 방법 등으로 이용하고자 하는 것이다. 본 발명에서는 제어신호로서 입력되는 전류 등의 신호와 시스템에서 출력되는 위치나 속도 등의 신호 정보를 이용하여 알려지지 않은 외부 교란을 추정하는 알고리즘 및 추정 구조를 제시한다. 본 발명에서는 교란을 관측하는 칼만필터 알고리즘과 모델기반 신호처리 알고리즘을 제시하고, 응용분야를 기술한다.

발명효과

본 발명은 센서없이 제어시스템에 입사되는 교란을 관측하는 방법을 제시하기 때문에 센서의 설치가 필요 없고, 물리적 크기를 줄일 수 있다. 이는 비용을 절감시키며, 물리적 크기를 줄일 수 있기 때문에 작은 규모의 작업공간을 가지는 응용에 적합한 개발이다. 구체적인 실시예로 수술로봇의 팔에는 힘 측정센서를 설치하기 어렵기 때문에 본 발명에서 제시한 방법을 이용하여 쉽게 원격수술 로봇에 작용하는 힘을 측정하여 원격지의 시술자에게 전달할 수 있고, 반대로 원격지의 시술자가 마스터 로봇에 작용하는 힘을 힘 센서없이 측정하여 원격지 슬래브 로봇에 손쉽게 전달할 수 있다.

대표청구항

다수의 전달함수 블록이 연결된 제어시스템의 외부 교란 추정 방법에 있어서, 외부 교란이 반영된 입력에 따른 상기 제어시스템의 출력과, 상기 외부 교란이 반영되지 않은 입력에 따른 상기 제어시스템의 출력의 차로부터 상기 외부 교란만의 입력에 따른 상기 제어시스템의 출력을 얻는 단계; 및 상기 외부 교란만의 입력에 따른 상기 제어시스템의 출력을 이용하여 상기 외부 교란을 추정하는 단계를 포함하며, 상기 외부 교란을 추정하는 단계는, 상기 외부 교란만의 입력에 따른 상기 제어시스템의 출력을 기준신호로서 PID 제어기로 입력시키는 단계; 상기 다수의 전달함수 블록 중 상기 외부 교란이 입력되는 위치 이후의 전달함수 블록이, 상기 PID 제어기로부터 출력된 PID 출력신호를 입력받아, 상기 PID 출력신호에 대응하는 피드백 신호를 상기 PID 제어기로 피드백하는 단계; 및 상기 피드백 신호와 상기 기준신호가 같아지게 하는 상기 PID 제어기의 PID 출력신호를 상기 외부 교란으로 추정하는 단계를 포함하는 것인 외부 교란 추정 방법.