네트워크 환경을 고려하면 궤환 신호(feedback signal)나 제어 입력 신호에 오차가 발생한다. 즉 네트워크를 통해서 신호가 오가는 상황으로 인해 제어 입력 신호나 궤환 신호(즉 출력 측정 신호)에 오차가 있는 상황을 다루는 것이 가장 중요하다. 따라서 본 연구에서는 ...

네트워크 환경을 고려하면 궤환 신호(feedback signal)나 제어 입력 신호에 오차가 발생한다. 즉 네트워크를 통해서 신호가 오가는 상황으로 인해 제어 입력 신호나 궤환 신호(즉 출력 측정 신호)에 오차가 있는 상황을 다루는 것이 가장 중요하다. 따라서 본 연구에서는 이 상황을 다루는 제어기 및 관측기 설계에 초점을 둔다. 앞서 언급한 네트워크 환경을 고려하는 출력 궤환 예측 제어 기법을 제안하기 위해서 다음과 같은 연구 문제들을 해결하여야 한다. 이를 위해 다음과 같은 연구를 수행한다.
(1) 출력 측정치에 오차가 있는 경우에 대한 안정한 선형 상태 관측기 설계
모델 불확정성이 있는 선형 시스템에 대한 관측기 설계 기법을 제안하고 그 결과를 바탕으로 측정 오차를 다루는 방법을 제안한다. 이 과정에서 모델 불확정성에도 불구하고 안정한 관측기 설계 방법을 제안한다.
(2) 출력 측정치에 오차가 있는 경우에 대한 안정한 비선형 상태 관측기 설계
[8]의 연구 결과를 이용하여 오차 동특성이 선형이 되는 특정한 비선형 시스템 또는 우변이 다항식(polynomial)으로 표현되는 비선형 시스템에 대한 관측기 설계 기법을 제안한다.
(3) 상태 측정치에 오차가 있는 입력 제약 선형 시스템에 대한 강인한 제어기 설계
본 연구에서는 안정도 가정이 없거나 모델 불확정성을 고려하는 입력 제약 시스템을 위한 제업 법칙을 제안한다.
(4) 상태 측정치에 오차가 있는 입력 제약 시스템에 대한 예측 제어 기법 설계
본 연구에서는 [10]에서 제안된 연구 결과를 일반적인 입력 제약이 있는 선형 시스템으로 확장하여 측정 오차의 상한을 알고 있을 때 상태 예측치에서 발생하는 오차를 줄일 수 있는 방법을 제안한다.
(5) 상태 측정치에 오차가 있는 입력 제약 시스템에 대한 출력 궤환 예측 제어 기법 설계
본 연구의 최종 목적으로 측정 오차가 있는 시스템을 위한 관측기와 예측 제어 기법을 결합하여 측정 오차가 있음에도 불구하고 폐루프 안정성을 보장하는 관측기 기반 예측 제어 기법을 제안한다. 이를 위해서 루엔버거 관측기(Luenberger Observer)를 사용하게 되는 경우 관측기와 플랜트가 결합된 시스템이 안정하게 되도록 하는 말단 가중치 행렬과 말단 국부 제어기 설계(terminal local control) 및 관측기 이득 조절 방법 등을 제안한다.

제어 기법 연구 과정에서 지금까지는 강인성을 논의할 때 주로 모델의 불확정성이나 시스템에 영향을 미치는 외란이 주된 관심이었다. 즉, 모델 불확정성이나 외란에 대해서 강인한 성능을 가지는 제어 기법을 연구하는 것이 주된 관심이었다. 그러나 측정 기술이나 측정 ...

제어 기법 연구 과정에서 지금까지는 강인성을 논의할 때 주로 모델의 불확정성이나 시스템에 영향을 미치는 외란이 주된 관심이었다. 즉, 모델 불확정성이나 외란에 대해서 강인한 성능을 가지는 제어 기법을 연구하는 것이 주된 관심이었다. 그러나 측정 기술이나 측정 장비의 부정확성 그리고 최근에 급속히 많은 관심을 받고 있는 네트워크 제어 시스템에서 발생하는 현상 등을 고려하면 제어기에 전해지는 측정 값에 오차가 있는 경우에 대한 연구가 절실히 필요하다. 어떤 경우는 측정 오차가 시스템 안정도나 성능에 큰 영향을 미치지 않지만 실제로 많은 경우에는 그 영향이 커서 제어 기법 설계 단계에서 그 영향을 고려해 주어야 한다. 그 대표적인 예로서 본 연구에서는 상태 관측 문제와 입력 제약이 있는 시스템에 대한 예측 제어 법칙을 고려하였다. 본 연구에서 제안하게 될 제어 기법은 최근 많은 관심을 받고 있는 네트워크 환경에서 작동하는 제어 기법에 효과적으로 적용될 수 있을 것이다.

본 연구에서는 이 상황을 다루는 제어기 및 관측기 설계에 초점을 둔다. 앞서 언급한 측정 오차를 고려하는 출력 궤환 예측 제어 기법을 제안하기 위해서 다음과 같은 연구를 수행한다.
(1) 출력 측정치에 오차가 있는 경우에 대한 안정한 선형 상태 관측기 설계
모델 ...

본 연구에서는 이 상황을 다루는 제어기 및 관측기 설계에 초점을 둔다. 앞서 언급한 측정 오차를 고려하는 출력 궤환 예측 제어 기법을 제안하기 위해서 다음과 같은 연구를 수행한다.
(1) 출력 측정치에 오차가 있는 경우에 대한 안정한 선형 상태 관측기 설계
모델 불확정성에 대한 강인 제어 기법에 착안하여 모델 불확정성에 강인하게 동작하는 관측기 이들을 설계 한다.
(2) 출력 측정치에 오차가 있는 경우에 대한 안정한 비선형 상태 관측기 설계
ISS 안정도와 passivity 이론을 응용하여 관측 오차 선형화 가능한 비선형 시스템과 polynomial 시스템에 대하여 관측 오차가 있는 경우에도 안정한 비선형 관측기를 설계한다.
(3) 상태 측정치에 오차가 있는 입력 제약 선형 시스템에 대한 강인한 제어기 설계
모델 불확정성과 관측 오차에도 불구하고 입력 제약 시스템을 안정화 시키는 제어기를 open loop 시스템의 안정성에 대한 가정 없이 설계한다.
(4) 상태 측정치에 오차가 있는 입력 제약 시스템에 대한 예측 제어 기법 설계
측정 오차가 상태 예측 과정에 미치는 역할을 분석하여 이를 극복할 수 있는 방안을 마련하여 측정 오차에도 불구하고 강인하게 동작하는 예측 제어 기법을 설계한다.
(5) 상태 측정치에 오차가 있는 입력 제약 시스템에 대한 출력 궤환 예측 제어 기법 설계
측정 오차에 강인하게 동작하는 관측기와 예측 제어를 결합하여 관측기 기반 예측제어 기법을 제안한다.