Residual vibration of the system, induced by its point-to-point motion, limits the performance of a flexible mechanical system to do next job. In this study a modified input shaping method using impulse sequence with variable amplitude and' switching-time is proposed through the impulse response concept and modal filtering technique.
To get the input shaping parameters of the proposed method, the information of the state transition matrix on the duration of the motion is required. A simple and efficient numerical scheme for the estimation of the state transition matrix is also presented using Chebyshev polynomials.
Through an example of a linear time varying system with greatly varying parameters it is verified that the proposed method is more effective in reducing residual vibration of time varying system than the TVIS method as well as the conventional input shaping method.
To demonstrate another usefulness of the proposed method, two nonlinear systems are controlled. Obtaining a linear time-varying model by perturbing the nonlinear dynamic equations about the nominal states, the proposed method can be implemented. Various error types are investigated to check the robustness of the method. From the examples it is obvious that the proposed method is effective in broader classes of flexible systems and the estimation method is efficient and useful.
본 논문은 선형 시변시스템의 점대점 운동시 발생하는 잔류진동을 최소화하기 위한 개선된 입력형상화 기법을 다루었다. 유연구조물의 운동시 발생하게 되는 잔류진동문제를 해결하기 위하여, 시변 임펄스 묶음을 사용하는 입력형상화 기법을 사용하였다. 기존의 시변 임펄스 형상화 기법은 운동 중에 발생한 진동응답에 대해서 상쇄 임펄스를 넣는 시점에서 그 잔류치를 최소화 하고자 하였으나 본 연구에서는 그 잔류치에 대한 평가를 점대점 운동이 끝나는 시점에서 행하여 상쇄 임펄스를 부가하는 개념을 사용하였다.
또한 입력 형상화 제어기를 설계하기 위해서 필요한 상태천이행렬에 대한 해를 체비셰프 다항식을 이용하여 근사화함으로써, 대수적인 방법으로 근사해를 구할 수 있도록 하였으며 적은 수의 계수 정보만으로도 관심시간영역에 대해서 매우 정확한 근사해를 기억할 수 있음을 확인하였다.
다양한 시변특성을 갖는 선형 시스템에 대해여 적용하여 제어함으로써, 기존의 시변 임펄스 입력형상화 방법과의 개념적인 차이에 대한 설명 및 우수한 성능에 대한 검증을 수행하였다. 또한 선형 시불변 시스템에 적용하였을 경우에 원론적인 입력형상화 방법과 같은 제어기가 설계되는 일관성을 설명함으로써 제안된 방법이 보다 일반화된 입력형상화기법의 설계과정임을 보였다.
본 논문의 제어기는 선형 시변계의 제어를 위하여 고안된 방법이지만, 비선형 시스템을 공칭 상태좌표값들(nominal states)에 대하여 섭동을 취함으로써 얻어진 선형 시변계로 단순화하여 제안된 제어기법을 응용할 수도 있다.비선형 시변계에 대한 이와 같은 제어기법의 성능과 효용성을 확인하기 위하여, 시변 이동크레인 시스템과 유연한 2개의 링크로 구성된 조작기시스템에 대하여 수치적인 응용실험을 수행하였으며 향상된 제어성능을 확인할 수 있었다. 결론적으로 본 논문에서 제안된 시변 임펄스 입력형상화 방법은 광범위한 종류의 유연계에 대하여 우수한 잔류진동 감소효과를 제공함을 알 수 있다.
