FlexRay-CAN 게이트웨이를 이용한 도립진자 제어 :Control of Inverted Pendulum based on FlexRay-CAN Gateway

이기호

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이기호 (국민대학교, 國民大學敎大學院)

지도교수: 문찬우

발행연도: 2015

저작권: 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수3

이 논문의 연구 히스토리 (4)

2015

FlexRay-CAN 게이트웨이를 이용한 도립진자 제어

이기호 電子工學科 2015.01 학위논문

2014

FlexRay 및 CAN 기반 도립진자 제어 시스템의 시간 지연 분석

이기호 , 안현식 , 문찬우 정보 및 제어 논문집 2014.10 학술대회자료

통신 프로토콜 선정에 따른 도립진자 제어 성능 분석을 위한 Software-In-the-Loop 시뮬레이션

이기호 , 안현식 , 문찬우 정보 및 제어 논문집 2014.04 학술대회자료

2013

로봇 손 제어를 위한 FlexRay-CAN 게이트웨이 구현

이기호 , 박정훈 , 안현식 외 1명 대한전자공학회 학술대회 2013.04 학술대회자료

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본 논문에서는 FlexRay 및 CAN(Controller Area Network)을 이용한 네트워크를 구성하고 네트워크에 의한 시간 지연(Network-induced time delay) 및 각 노드에서 발생하는 시간 지연을 고려한 네트워크 기반 도립진자 제어 시스템을 구현한다. 이를 위해 FlexRay 및 CAN간의 프로토콜 변환을 수행하는 FlexRay-CAN 게이트웨이를 구현하고 전송 메시지 스케줄링 및 패킹 방법을 제안한다.
최근 휴머노이드나 로봇 손과 같은 로봇 제어 시스템들은 많은 제어기, 센서 및 액추에이터 노드를 포함한다. 각 노드 간에 많은 양의 데이터를 전송하기 위해 네트워크가 사용되고 있다. 로봇의 네트워크 기반 제어 시스템(Networked Control System: NCS)에서 주로 사용되는 CAN은 최대 1Mbps로 저속의 통신 속도와 event-triggered 방식으로 인해 다수의 노드를 갖는 네트워크 기반 시스템의 경우 다수의 CAN 채널을 사용해야 한다. 이 때 통신 채널간의 동기화 문제와 네트워크에 의한 시간 지연은 제어 성능의 문제로 이어질 수 있다. FlexRay는 최대 10Mbps의 속도와 time-triggered 방식을 지원하여 다수의 노드를 갖는 네트워크 기반의 실시간 제어 시스템에 적합하다. CAN은 FlexRay에 비해 통신 시스템 구성에 필요한 비용이 저렴하기 때문에 고속 통신이 필요로 하지 않은 센서 노드에서는 CAN을 사용하며 고속 통신이 필요한 백본(backbone)으로는 FlexRay를 사용하는 것이 적합하다.
본 논문에서는 차량용 통신 프로토콜인 FlexRay 및 CAN를 이용하여 네트워크 기반 도립진자 제어 시스템을 구현한다. 이를 위해 MATLAB/Silmulink를 이용하여 도립진자 및 시간 지연 모델을 설계하고 도립진자의 제어 안정성을 갖기 위한 네트워크에 의한 시간 지연 및 제어 주기를 얻는다. 또한 HILS(Hardware-in-the-loop Simulation)상에서는 제안하는 전송 메시지 스케줄링 및 패킹 알고리즘을 적용한 FlexRay-CAN 게이트웨이를 이용하고 네트워크에 의한 시간 지연 및 각 노드에서 발생하는 시간 지연을 고려하여 BLDC(Brushless DC) 모터를 이용한 도립진자의 제어를 수행한다.

1.서론 8
2. 차량 내 네트워크 10
2.1 Controller Area Network (CAN) 11
2.2 FlexRay 12
3. 도립진자 제어 시스템 15
3.1 도립진자 모델링 15
3.2 MATLAB/Simulink 시뮬레이션 17
4. FlexRay 및 CAN 기반 도립진자 제어 시스템 20
4.1 시스템 구조 20
4.2 FlexRay 및 CAN 기반 네트워크 설계 21
4.3 시간 지연을 고려한 제어기 설계 28
5. 실험 구성 및 결과 31
5.1 실험 구성 31
5.2 실험 결과 32
6. 결론 33
참고 문헌 34
Abstract 35

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