가상 외란을 이용한 수중 로봇의 모델 분석

Abstract

본 논문에서는 수중 환경에서 고정밀 제어를 위한 고급 제어기에 활용할 로봇 모델을 분석하고자 한다. 로봇의 모델을 분석하기 위하여 정현파 형태의 가상 외란을 이용한 실험적 방법을 사용하였다. 이러한 방법의 분석은 시스템의 선형성이 중요하다. 하지만 추진기의 dead zone에 의하여 비선형 제어가 되기 때문에 이러한 문제를 극복할 방법이 필요하다. 본 로봇 시스템에서 이러한 문제를 로봇 제어기에 null control input을 적용하여 극복하였다. 제작된 로봇 시스템의 실험적인 분석을 위하여 가상 외란을 진폭과 주파수를 변화하며 로봇에 인가한다. 인가된 외란에 의해 발생한 응답의 진폭과 위상차를 로봇에 내장된 센서를 통하여 실시간으로 수집한다. 이렇게 수집된 정보는 로봇을 분석할 데이터베이스로 구성한다. 저장된 로봇의 응답과 입력한 가상 외란의 위상차를 분석하여 로봇의 제어기의 특성을 확인한다. 분석된 제어기의 특성을 로봇 모델을 설계에 적용하고 시뮬레이션을 통하여 실험을 통해 수집한 데이터와 시뮬레이션 결과를 비교한다. 비교를 통해 로봇 모델의 파라미터를 구하고 이를 통해 고급 제어기의 보상기로 적용할 로봇 모델을 완성하는 것을 목표로 한다.