In this paper, a practical gain-scheduling control law to consider robust stability and performance of systems with nonlinearity and uncertainty is presented. The method is based on Linear Parameter Varying(LPV) systems which result in a controller which is scheduled with time-varying parameter describing possible dynamics of the plant. The proposed method introduces LMI-based pole placement synthesis to consider the robust stability and performance with respect to structured uncertainties. For the robust stabilization of gain-scheduled controller, it also utilizes recently developed fuzzy control system which is based on Takagi-Sugeno’s fuzzy model. Then, the sufficient conditions for robust controller design of linearized local dynamics and robust stabilization of fuzzy control systems are reduced to solve a finite set of Linear Matrix Inequalities(LMIs), and they are solved in conjunction with co-evolutionary algorithm which is developed to solve saddle-point problems. For the validity and applicability of this method, this paper develops a gain-scheduled longitudinal controller for a high performance aircraft and demonstrates linear and nonlinear simulation results.
본 논문에서는 불확정성을 지닌 비선형 시스템의 강인 안정성과 성능을 고려한 게인 스케쥴링 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 시변변수에 따라 스케쥴링된 제어기를 갖는 LPV(Linear Parameter Varying) 시스템에 기초하였다. 시스템의 불확정성에 대한 강인성을 위해 본 논문에서는 선형 행렬 부등식(Linear Matrix Inequalities: LMI)을 이용한 극점배치기법을 도입하였다. 또한 게인 스케쥴링된 시스템에 대한 강인 안정성을 위해 Takagi-Sugeno 퍼지모델을 기초로 한 퍼지제어 이론을 적용하였다.
각 선형 설계점에서의 불확정성에 대한 강인성과 스케쥴링된 퍼지 제어 시스템에 대한 안정성을 만족하기 위한 충분조건을 선형 행렬 부등식으로 표현하였다. 또한 본 논문에서는 이러한 선형 행렬 부등식으로 표현된 제어기 문제를 공진화 알고리듬을 이용하여 최적화 하는 방법을 제시하였다. 제안된 방법에 대한 검증 및 적용을 위해 종축 방향의 항공기에 대한 게인스케쥴링 설계예를 제시하였고, 선형 및 비선형 시뮬레이션을 수행하였다.
