입력 포화를 고려한 모핑 쿼드로터의 T‒S 퍼지 모델 기반 강인 제어기 설계

Q: 이 논문에서 정의한 모핑 쿼드로터란 무엇인가?

모핑 쿼드로터는 기존 쿼드로터와 달리 기체의 형태가 변형될 수 있는 무인 항공기이다. 이는 장애물이 있거나 협소한 공간에서도 비행할 수 있도록 설계되었으나, 기체 변형으로 인해 동역학 모델이 복잡하고 비선형적인 특성을 가진다. 따라서 기존 쿼드로터 제어 기법을 적용하기 어렵다.

Q: 모핑 쿼드로터의 입력 포화 및 외란에 강인한 제어기 설계는 어떻게 이루어지는가?

연구 결과, T-S 퍼지 모델을 활용하여 모핑 쿼드로터의 입력 포화와 외란에 강인한 제어기를 설계한다. 시스템의 입력 포화 및 외란 영향을 고려한 안정화 조건을 선형 행렬 부등식 형태로 유도하며, 이는 H∞ 조건을 만족한다. 이를 통해 모핑 쿼드로터의 자세 및 위치 제어 시스템을 안정적으로 제어할 수 있다.

이승훈; 한태준; 안지호; 김한솔

doi:10.5302/J.ICROS.2023.23.0026

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이승훈 (한국해양대학교) 한태준 (한국해양대학교) 안지호 (한국해양대학교) 김한솔 (단국대학교)

저널정보: 제어로봇시스템학회 제어로봇시스템학회 논문지 제어로봇시스템학회 논문지 제29권 제5호

발행연도: 2023.5

수록면: 398 - 403 (6page)

DOI: 10.5302/J.ICROS.2023.23.0026

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In this paper, we propose a Takagi‒Sugeno (T‒S) fuzzy-model-based robust controller design of a morphing quadrotor system by considering input saturation. First, the closed-loop control system is expressed as the T‒S fuzzy model by considering the input saturation characteristics of the actuator of a morphing quadrotor. Then, we derive the robust controller design condition as linear matrix inequalities (LMIs) to enable the designed controller to become robust to parameter uncertainties and the input saturation characteristics of the control system. Finally, in the simulation example, we verify the validity of the proposed method by showing that the designed controller successfully stabilizes the attitude system of the quadrotor.

#input saturation #Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy system #fuzzy Lyapunov function #linear matrix inequality (LMI) #robust control #morphing quadrotor

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