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미지의 시스템 행렬(system matrix) 및 입력 결합 행렬(input coupling matrix)을 포함하는 선형 미분 방정식으로 표현되는 선형 시스템을 제어하는 장치에 있어서,
상기 선형 시스템에서 연산되는 상태 변수를 제로(0)로 만들기 위한 제어입력을 연산하는 제어부; 및
상기 제어입력 및 상태변수를 이용하여 리카티(Ricatti) 방정식을 만족하는 양확정 행렬(positive definite matrix) P 를 추정하는 추정부
를 포함하며,
상기 제어부는 상기 추정된 P 행렬과 이전의 상태변수를 이용하여 상기 제어입력을 연산하는 것을 특징으로 하는 선형 시스템 제어장치
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제1항에 있어서,
상기 추정부는,
상기 제어입력 및 상태변수를 이용하여 상기 선형 시스템의 제어성능 수준을 나타내는 비용함수를 연산하는 비용함수 생성부; 및
상기 비용함수, 제어입력 및 상기 상태변수를 이용하여 추정된 P 행렬을 연산하는 연산부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 시스템 제어장치
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제2항에 있어서,
상기 연산부는,
이산시간 영역에서 최소 자승법을 이용하여 상기 P 행렬 연산하는 것을 특징으로 하는 선형 시스템 제어장치
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제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 추정부에서 추정된 P 행렬과 상기 선형 시스템에서 연산된 이전 상태변수 및 상기 제어부에서 연산된 이전 제어입력을 이용하여 동작입력을 연산하는 제1 제어부; 및
상기 동작입력과 상기 선형 시스템에서 연산된 이전 상태변수 및 상기 제어부에서 연산된 이전 제어입력을 이용하여 상기 제어입력을 연산하는 제2 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 시스템 제어장치
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제4항에 있어서,
상기 제1 제어부는,
상기 제2 제어부는,
으로 표현되며,
여기서, x는 상기 선형 시스템에서 연산된 이전 상태변수, u는 상기 제2 제어부에서 연산된 이전 제어입력, P12 및 P22는 각각 상기 추정부에서 추정된 P 행렬을 상기 x와 u의 차수에 따라 분할하였을 때의 행렬, v는 상기 제1 제어부에서 연산된 동작 입력을 나타내고, F 및 G 는 변수 행렬
인 것을 특징으로 하는 선형 시스템 제어장치
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6
제4항에 있어서,
상기 추정부는,
상기 동작입력, 제어입력 및 상태변수를 이용하여 상기 선형 시스템의 제어성능 수준을 나타내는 비용함수를 연산하는 비용함수 생성부; 및
상기 비용함수, 제어입력 및 상태변수를 이용하여 추정된 P 행렬을 연산하는 연산부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 시스템 제어장치
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7
제6항에 있어서,
상기 연산부는,
이산시간 영역에서 최소 자승법을 이용하여 상기 P 행렬을 연산하는 것을 특징으로 하는 선형 시스템 제어장치
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8
제6항에 있어서,
상기 비용함수 생성부는,
상기 연산부는,
로 표현되며
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미지의 시스템 행렬 및 입력 결합 행렬을 포함하는 선형 미분 방정식으로 표현되는 선형 시스템을 제어하는 제어방법에 있어서,
상기 선형 시스템에서 연산되는 상태변수를 제로(0)로 만들기 위한 제어입력을 연산하는 단계; 및
상기 제어입력 및 상태변수를 이용하여 리카티(Ricatti) 방정식을 만족하는 양확정 행렬 P 를 추정하는 단계를 포함하며,
상기 제어입력을 연산하는 단계는, 상기 추정단계에서 추정된 P 행렬과 이전의 상태변수 및 이전의 제어입력을 이용하여 동작입력을 연산하는 단계와, 상기 동작입력과 상기 선형 시스템에서 연산된 이전 상태변수 및 이전 제어입력을 이용하여 제어입력을 연산하는 단계를 포함하며,
상기 P 행렬을 추정하는 단계는, 상기 동작입력, 제어입력 및 상태변수를 이용하여 상기 선형 시스템의 제어 성능 수준을 높이는 비용함수를 연산하는 단계와 상기 비용함수, 제어입력 및 상태변수를 이용하여 P 행렬을 추정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 시스템 제어방법
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제9항에 있어서,
상기 동작입력을 연산하는 단계는,
상기 동작입력과 상기 선형 시스템에서 연산된 이전 상태 변수 및 이전 제어입력을 이용하여 제어입력을 연산하는 단계는,
으로 표현되며,
여기서, P는 상기 추정단계에서 추정된 P 행렬, x는 상기 선형 시스템에서 연산된 이전 상태변수, u는 상기 동작입력과 상기 선형 시스템에서 연산된 이전 상태 변수 및 이전 제어입력을 이용하여 제어입력을 연산하는 단계에서 연산된 이전 제어입력, v는 상기 동작입력을 연산하는 단계에서 연산된 동작 입력을 나타내고, P12 및 P22는 각각 상기 추정단계에서 추정된 P 행렬을 상기 x와 u의 차수에 따라 분할하였을 때의 행렬, F 및 G 는 변수 행렬이고,
상기 비용함수를 연산하는 단계는,
상기 P 행렬을 추정하는 단계는,
로 표현되며,
상기 x는 상기 선형 시스템에서 연산된 상태변수이고, 상기 u는 상기 선형 시스템에서 연산되는 상태변수를 제로(0)로 만들기 위한 제어입력을 연산하는 단계에서 연산된 제어입력이며, 상기 Q, R은 각각 정해진 준-양확정 행렬, 양확정 행렬, 상기 v는 상기 동작 입력을 연산하는 단계에서 연산된 동작입력, 상기 V는 상기 선형 시스템의 제어성능 수준을 나타내는 비용함수
인 것을 특징으로 하는 선형 시스템 제어방법
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