This study proposes the anti-windup schemes for Time Delay Control with Internal Model concept (TDCIM).
TDCIM is a robust control scheme for robot manipulators. TDCIM shows good performance by compensating the time delay estimation error of TDC.
However, the windup problem can occur when TDCIM is used for the plant which has the actuator saturation. The windup problem can degrade the response of TDCIM seriously; large overshoot, settling time.
So, in this research we propose two methods to compensate the windup-phenomena of TDCIM. The first method is using the incremental algorithm, and the second method is using the back calculation method. We show that the proposed methods can compensate the windup phenomena by simulation and experiment.
본 논문에서는 시간 지연 추정과 내부 모델 개념을 결합한 강인 제어기(Time Delay Control with Internal Model concept: TDCIM)의 와인드업(windup) 방지를 위한 기법을 제안 하고자 한다.
TDCIM은 로봇 매니퓰레이터를 위한 강인 제어기이다. TDCIM은 TDC에서의 시간 지연 추정 오차(Time Delay Estimation error : TDE error)를 IMC에서의 개념을 사용하여 보상함으로써 TDC의 제어 성능을 향상 시켰으며 특히 쿨롱 마찰력과 Stick-Slip과 관련하여서는 TDC보다 월등한 성능을 보인다. 하지만 TDCIM을 구동기의 포화 요소가 존재하는 시스템에 적용하였을 때 와인드업 문제가 나타나는 것을 확인 할 수 있었으며 이로 인해 큰 오버 슈트(overshoot)가 나타나거나 응답 시간이 느려지는 등 응답의 열화(degradation)가 나타났다.
따라서 본 연구에서는 TDCIM에서 일어날 수 있는 와인드업 현상을 보상하기 위한 두 가지 방법을 제안한다. 첫 번째 방법은 적분 중지 알고리즘(Incremental Algorithm)을 사용하는 것이며 두 번째 방법은 Back Calculation 방법을 사용하는 것이다. 모의 실험과 2자유도 평면 로봇의 실험을 통해 제안된 방법이 TDCIM에서 일어날 수 있는 와인드업 현상을 효과적이고 효율적으로 보상함을 보인다.
