PI-LEAD 알고리즘을 이용한 2축 안정화 짐벌 시스템 제어
The Control for the 2-Axis Stabilized Gimbal using the PI-LEAD Algorithm
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초록
서보 시스템에서 마찰과 같은 비선형 요소는 측정이 어려우며, 또한 정확한 예측이 어려워 보상하기가 쉽지 않다. 특히, 2축 안정화 짐벌 시스템에서 마찰은 큰 오차를 발생시켜 최종적으로 제어 성능을 만족시키지 못한다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 관측기 등을 적용한 마찰 보상 연구가 많이 진행되어 왔으나 특정 조건에서만 적용되어 군수 분야에서 정밀도를 요하는 2축 안정화 짐벌 시스템에 적용하는데 제한적이다. 본 논문에서는 가장 일반적이면서 강인성이 입증된 PID 알고리즘을 변형시킨 PI-LEAD 알고리즘을 사용하여 모델링 및 시뮬레이션을 통해 마찰 보상 효과를 입증하고, 실제 2축 안정화 짐벌 시스템에 적용하여 효과를 검증한다. 성능시험을 통해 PI-LEAD 알고리즘이 마찰에 의한 오차를 최소화하여 정밀 서보 시스템에서 요구하는 성능을 만족하는 것을 검증하였다.
Abstract
Since the nonlinear factors such as friction in a mechanical servo system can't be easily measured nor estimated accurately. Therefore, it is difficult to compensate friction correctly. Friction makes a significant error in a 2-axis stabilized gimbal system and finally fails to reach the ultimate control performance goals. To solve these problems, lots of studies on the control methods applying observer have been performed. However, these methods can be used in specific conditions and are limited to apply them to the accurate 2-axis stabilized gimbal system in military sector. This paper deals with the PI-LEAD algorithm which is modified with a general and robust PID algorithm, proves the effect of the algorithm through modeling and simulation, and verifies the performance by applying the algorithm to the real 2-axis stabilized system. It is verified through the performance test that the PI-LEAD algorithm minimizes the error caused by friction and meets requirements of the accurate servo system.
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