In this thesis, a new controller and a new observer are proposed the robust backstepping control of a class of nonlinear multiple-input multiple-output (MIMO) systems which can be converted to a strict feedback form. The proposed robust backstepping control using linear observer with switching term follows a systematic procedure for the design of control laws and observer, and also uses time delay estimation (TDE) to estimate the uncertainties such as parameter variations, unknown disturbances, and unmodeled dynamics, etc.
The simulation results show that the control scheme works well with uncertainties. The controller is experimentally verified on a single-link flexible joint robot to show the effectiveness of the proposed controller and observer in the complicate systems with uncertainties.
본 연구에서는 [11]의 Robust backstepping control using time delay estimation 제어기의 적용에 있어서, 미분치를 많이 쓰게 된다는 것이 매우 중요한 문제임을 확인하고, 그렇다면 이 문제를 어떻게 해결할 것인지 관측기 설계를 통해 하나의 방법을 제시하였다. 그 방법은 Closed loop dynamics를 통해 선형 관측기를 설계하고 관측기가 Desired dynamics를 얻는데 방해가 되는 Time delay estimation error나 observer error 에 강인할 수 있도록 Switching항을 추가하는 것이다.
즉, 관측기를 포함한 Closed loop dynamics를 구해보면 시간 지연 추정 오차와 관측기 오차가 제어 성능에 영향을 주기 때문에, Switching term을 추가시켜 선형 관측기를 강인하게 할 수 있다.
그리고, 1DOF와 2DOF flexible joint robot에 대해 모의실험을 통해 제안한 제어기의 성능을 확인하였고, 1DOF flexible joint root에 대해 실험을 통해 제안한 제어기가 BCTDE보다 나은 제어 성능을 보임을 확인했다.
결론적으로 본 연구에서는 Reference model을 바탕으로 구성한 Observer를 사용한 robust backstepping control using time delay estimation 제어기를 제안하였다.
