한국로봇학회 뉴스레터 9월호 [ 2020. Vol. 3 ]
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| 한국로봇학회 뉴스레터 9월호 [ 2020. Vol. 3 ] |
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< PID Control Design for Robots > 한양대학교 ERICA 전자공학부 최영진 교수 
- PID 제어기를 설계한다는 것은 Proportional-Integral-Derivative (비례-적분-미분) 제어 기능을 구현한 구조에서 Gain(이득)을 제어 목적에 맞게 선정하는 것을 의미함.
- PID제어: 혁신적인 제어 알고리즘들의 도전을 이기고 살아남았다.
- • PID제어는 1936년 Callender에 의해서 처음으로 수학식으로 기술
- • PID제어가 기계, 전기, 화공 등에 널리 사용되기 시작하면서 이득(Gain) 선정방법에 대한 이슈 발생
- • Ziegler와 Nichols에 의해서 1942년 의미 있는 이득동조(Gain Tuning) 방법이 제안됨
- • PID제어의 성능한계를 극복하기 위해 최적제어, 적응제어, 강인제어, 예측제어, 등 많은 최신 제어 기법들이 개발되었음도 불구하고 PID제어가 아직도 로봇(산업) 제어기의 90%이상 차지하고 있음
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- [1] A. Callender, D. R. Hartree, A. Porter, “Time lag in a control system”, Philos. Trans. R. Soc. London A, London, UK: Cambridge University Press, 1936.
- [2] J. G. Ziegler, and N. B. Nichols, “Optimum settings for automatic controllers,” Trans. ASME, vol. 64, pp. 759-768, 1942.
- [3] J. G. Ziegler, and N. B. Nichols, “Process lags in automatic control circuits,” Trans. ASME, vol. 65, pp. 433-444, 1943.
- ID제어: 과거의 경험, 현재 노력, 미래를 예측하는 제어 입력이며 다양한 보상기들이 돕는다.
- • 비례제어: 현재 시스템의 상태를 원하는 상태로 변경하고자 하는 제어 입력
- • 적분제어: 지나간 시스템 상태의 (bygone state) 경험 정보로부터 축적된 제어 입력
- • 미분제어: 현재 시스템 상태의 경향성 (tendency) 정보를 반영하여 예측한 제어 입력
- • 외란관측기(Disturbance Observer)와 같이 사용하면 강인성 측면에서 더 좋은 성능을 보임
- • 마찰보상기를 같이 사용하면 제어시스템 비선형성 극복에 큰 도움이 됨
- • 입력포화보상기(Anti-windup)를 제어기 출력단에 사용하여야 원하는 성능을 달성할 수 있음
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- [4] S. Li, J. Yang, W-H. Chen, X. Chen, Disturbance Observer-Based Control: Methods and Applications, CRC Press, 2016.
- [5] Franklin, Powell, Emani-Naeini, Feedback Control of Dynamic Systems 8th edition, Pearson, 2020.
- 이득동조 (Gain Tuning): 개인의 경험과 시스템 역학에 기반한다.
- • Ziegler-Nichols가 제안한 두 번째 동조 방법: 목표를 설정하고, 목표 값과 현재 값 사이의 오차를 계산하고 비례 제어를 적용하여 나온 출력이 지속적인 진동을 만들 때까지 비례 이득을 증가시킴. 이 때의 출력 진동주기를 임계 주기(Pcr, critical period)라고 하고, 이 때의 비례 이득값을 임계 이득(Kcr, critical gain)이라 하는데, 보통 비례이득은 임계이득의 60%를, 적분시간은 임계주기의 50%, 미분시간은 임계주기의 12.5%를 사용하여 설정하면 약간의 오버슈트를 가진 제어 응답을 얻을 수 있는데, 경험상 미분시간 및 적분시간을 20~100% 정도 같은 비율로 증가시키면 오버슈트를 감소시키는 효과를 확인할 수 있음.
- • 기계시스템에 PID제어 적용할 때 몇 가지 유용한 동조 규칙
1. 제어시스템의 관성이 커지면 비례이득과 적분이득을 관성에 반비례하려 줄인다.
2. 비례이득이 증가되면 적분이득을 같은 비율로 증가시킨다.
3. 목표속도가 증가하면 3가지 이득 모두를 목표 최대속도의 제곱근 비율 만큼 증가시킨다.
4. 정상상태 오차는 3가지 이득의 공통상수 값에 반비례하거나 제곱근에 반비례한다. (구체적인 내용은 아래 제시된 구글 플레이 무료 도서 참조)
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- 2020년 한국로봇학회 연회비 납부 안내
학회 회원 여러분께서는 2020년도 연회비 안내문을 참조하여 회비를 납부해주시기 바랍니다.
- 2020년도 제4/5차 이사회 개최
2020년도 한국로봇학회 제4차 이사회는 7월 10일(금), 제5차 이사회는 9월 11일(금)에 온라인 회의로 개최되어 각 분야의 보고 안건, 심의 안건 및 토의 안건에 대해 논의하였습니다.
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< 학회 주관 및 후원 학술행사 >
< 관련 기관 학술행사 >
- 관련기관 학술행사 보기
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- 한국로봇학회-로봇신문 공동기획 '젊은 로봇 공학자' 인터뷰
- 세종대학교 최유경 교수 인터뷰
- UNIST 오현동 교수 인터뷰
- 경북대학교 조현민 교수 인터뷰
- 한양대학교 왕웨이(Wei WANG) 교수 인터뷰
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< 보행조작기술연구회 >
< 소셜로봇연구회 >
- RO-MAN 2020 Workshop on Social Human-Robot Interaction of Human-care Service Robots
1) 일시: 2020년 8월 18일(화) 09:00~12:00
2) 장소: 강원도 휘닉스 평창 포레스트홀
- IROS 2020 Workshop on Social Human-Robot Interaction of Human-Care Service Robots
1) 일시: October 25~29, 2020
2) 장소: A virtual conference
< 재난·안전로봇연구회 >
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- 특집: 클라우드 로봇 지능
- 클라우드 로봇 지능 플랫폼 기술 동향과 연구 소개, 백승민·김영재·김형록(LG전자)
- 클라우드 로보틱스 관련 표준화 동향, 정영숙·송병열(한국전자통신연구원)
- 서비스 로봇의 실환경 적용을 위한 클라우드 로봇 지능, 장민수·김도형·김재홍(한국전자통신연구원)
※ 연회비를 납입하시면 전체 자료를 보실 수 있습니다.
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회원 분들의 연구에 도움을 드리고자 최근 2년간 발간된 논문지와 영문지에 실린 모든 논문들을 엑셀 파일로 정리하였습니다.
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사단법인 한국로봇학회 (Korea Robotic Society)
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