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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김태형
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 중앙대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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최근 다개체 시스템의 분산 제어에 관한 연구가 활발하게 수행되고 있다. 한편, 편대 제어는 다개체 시스템이 설계자에 의해 규정된 기하학적 형상을 따라 거동하도록 제어하는 것인데, 이를 통해 로봇이나 드론 시스템을 활용하여 위험지역 탐사, 군사 목적의 감시나 정찰, 재해 지역의 탐사와 구조, 우주선의 편대 비행과 같은 다양한 분야에 적용할 수 있을 것이라고 기대된다. 이러한 다개체 시스템의 분산 제어에 관한 연구는 4차산업혁명 시대를 맞아 지능형 로봇과 무인 항공기 등에 관련된 기술 경쟁력을 향상시키는데 기여할 것이다.
본 연구에서는 다개체 시스템을 분산 제어하는 기법 중 하나인 순환 추적 기법을 다루었다. 순환 추적 기법을 활용하면 다개체 시스템이 한 점에서 모이는 랑데부 거동, 한 점을 중심으로 원형 거동을 수행하도록 제어할 수 있었다. 한편, 일반화 순환 추적 기법을 통해 다개체 시스템이 한 점을 중심으로 스피로그래프와 같은 거동을 수행하도록 제어할 수 있게 되었으며, 이를 통해 다개체 시스템의 형성 패턴이 더욱 다양해졌다.
그러나, 일반화 순환 추적 기법과 관련하여 기존에 진행된 연구에서는 각 개체의 동특성을 고려하지 않았다는 문제점이 존재하였다. 이에 본 연구에서는 각 개체의 동특성을 선형 시불변 시스템으로 가정하였고, 일반화 주파수 변수를 활용하여 다개체 시스템의 안정도 분석을 수행하였다. 이후, 일반화 주파수 변수를 활용하여 도출한 안정 영역을 기준으로 상호연결행렬의 고유값 배치에 따른 다개체 시스템의 거동을 분석하는 그래픽적 방법론을 제시하였다. 또한 허수축에 두 쌍 이상의 극점이 존재하는 경우에 대해 개체의 정상 상태 응답을 수식적으로 도출하였고, 시스템의 응답이 허수축 위의 극점의 위치의 비율에 의해 결정됨을 밝혔다.
추가적으로, 실제 시스템은 디지털 신호를 활용하여 데이터를 송/수신한다. 이에, 본 연구에서는 이산 시간에서 일반화 순환 추적 기법을 적용하기 위한 연구를 수행하였다. 먼저, 오일러 방법론을 활용하여 이산 시간 일반화 순환 추적 기법을 도출하였다. 이후, z영역에서의 일반화 주파수 변수를 활용하여 이산 시간 다개체 시스템의 안정도 분석을 수행하였고, 그에 따른 다개체 시스템의 거동을 분석하였다. 또한, 단위원 위에 두 쌍 이상의 극점이 존재하는 경우에 대한 개체의 정상 상태 응답을 도출하였다. 마지막으로 제안한 분석 방법론의 타당성을 시뮬레이션을 활용하여 입증하였다.
본 연구에서는 다개체 시스템을 분산 제어하는 기법 중 하나인 순환 추적 기법을 다루었다. 순환 추적 기법을 활용하면 다개체 시스템이 한 점에서 모이는 랑데부 거동, 한 점을 중심으로 원형 거동을 수행하도록 제어할 수 있었다. 한편, 일반화 순환 추적 기법을 통해 다개체 시스템이 한 점을 중심으로 스피로그래프와 같은 거동을 수행하도록 제어할 수 있게 되었으며, 이를 통해 다개체 시스템의 형성 패턴이 더욱 다양해졌다.
그러나, 일반화 순환 추적 기법과 관련하여 기존에 진행된 연구에서는 각 개체의 동특성을 고려하지 않았다는 문제점이 존재하였다. 이에 본 연구에서는 각 개체의 동특성을 선형 시불변 시스템으로 가정하였고, 일반화 주파수 변수를 활용하여 다개체 시스템의 안정도 분석을 수행하였다. 이후, 일반화 주파수 변수를 활용하여 도출한 안정 영역을 기준으로 상호연결행렬의 고유값 배치에 따른 다개체 시스템의 거동을 분석하는 그래픽적 방법론을 제시하였다. 또한 허수축에 두 쌍 이상의 극점이 존재하는 경우에 대해 개체의 정상 상태 응답을 수식적으로 도출하였고, 시스템의 응답이 허수축 위의 극점의 위치의 비율에 의해 결정됨을 밝혔다.
추가적으로, 실제 시스템은 디지털 신호를 활용하여 데이터를 송/수신한다. 이에, 본 연구에서는 이산 시간에서 일반화 순환 추적 기법을 적용하기 위한 연구를 수행하였다. 먼저, 오일러 방법론을 활용하여 이산 시간 일반화 순환 추적 기법을 도출하였다. 이후, z영역에서의 일반화 주파수 변수를 활용하여 이산 시간 다개체 시스템의 안정도 분석을 수행하였고, 그에 따른 다개체 시스템의 거동을 분석하였다. 또한, 단위원 위에 두 쌍 이상의 극점이 존재하는 경우에 대한 개체의 정상 상태 응답을 도출하였다. 마지막으로 제안한 분석 방법론의 타당성을 시뮬레이션을 활용하여 입증하였다.
목차
1. 서 론 11.1. 연구의 배경 11.2. 관련 연구 최근 동향 21.3. 연구의 필요성 및 목표 32. 일반화 순환 추적 기법이 적용된 동적 다개체 시스템의 기술 52.1. 일반화 순환 추적 기법과 동적 다개체 시스템 52.2. 동적 다개체 시스템의 기술 143. 일반화 주파수 변수를 활용한 동적 다개체 시스템의 안정도 분석 153.1. 상호연결행렬의 고유값 분포에 따른 전달함수의 극점의 위치에 대한 분석 153.2. 그래픽적 방법론을 활용한 동적 다개체 시스템의 거동 해석 173.2.1. 상호 연결 행렬의 고유값 분포에 따른 시스템의 Formation pattern 분석 173.2.2. Non-circular formation pattern의 정상 상태 응답에 대한 수학적 기술 213.2.3. 정상 상태 응답에 기반한 주파수 비율에 따른 시스템의 Formation pattern 분석 323.3. 분석적인 방법론을 활용한 Non-circular formation pattern의 주파수 성분 도출 353.4. 시뮬레이션을 통한 분석 방법론의 검증 394. 디지털 신호를 활용한 동적 다개체 시스템의 일반화 순환 추적 기법 484.1. 이산 시간 시스템의 기술 및 이산 시간 일반화 순환 추적 기법 484.2. 이산 시간 일반화 주파수 변수를 활용한 시스템의 안정도 분석 534.3. 시뮬레이션을 통한 이산 시간 일반화 순환 추적 기법의 타당성 검증 655. 결론 75참고문헌 76부 록 78국문초록 81ABSTRACT 83
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