본 연구는 다양한 센서와 구동기를 사용하는 자율 무인 이동체의 에너지 효율적 적응 및 예측 제어 기술 개발을 목표로 한다. 이론과 데이터 기반 인공지능 기법을 이용하여 무인 이동체의 제어를 위한 에너지 소모량 예측 기술을 개발하고, 예측된 에너지 소모량과 이를 기반으로 설계된 제약 조건 및 목적 함수를 이용하는 예측 제어 기술을 개발한다. 시스템의 작동점과...
에너지 효율적 제어
적응 및 예측 제어
최적 제어 분배
적응형 시스템 식별
적응형 외란 관측
자율 무인 이동
2
주관|
2022년 5월-2025년 2월
|66,332,000원
자율 무인 이동체의 에너지 효율적 적응 및 예측 제어 연구
(1) 1 차년도 연구목표 및 내용 – 에너지 소모를 고려하는 적응형 적분 모델 예측 제어 기술 개발
* 공칭(Nominal) 시스템 모델 기반 적응형 적분 모델 예측 제어 기술 개발
- 예측 에너지 소모량, 제어 오차 및 입력 차이를 고려하는 비용 함수(cost function) 설계
- 최적 제어 이론 및 제약 조건 설계 (물리적 제약 및 상태량 제약 조건)
* 간접 관계 함수(Indirect relationship function) 및 경사 하강법(Gradient descent method)을 이용하는 비용 함수 내 가중치 적응 알고리즘 개발
- 작동점 및 환경 변화에 대응하기 위한 비용 함수 내 가중치 적응 이론 설계
* 다양한 시나리오 기반 시뮬레이션 성능평가 (Matlab/Simulink와 CarMaker 연동 성능평가)
- 대표적 자율주행 시나리오 도출 및 케이스 별 성능평가 수행
(2) 2 차년도 연구목표 및 내용 – 적응형 시스템 식별 및 불확실성 관측 기술 개발
* 적응형 시스템 식별(Adaptive system identification) 기술 개발
- 적응형 망각인자 기반 순환 최소 자승법을 이용하는 시스템 식별 기술 개발
* 유한시간 수렴 가능한 적응형 불확실성 관측 기술 개발
- 유한 시간 수렴 가능한 적응형 주입항을 이용하는 슬라이딩 모드 관측기 개발
- 채터링 완화(Chattering attenuation)를 위한 시정수(Time constant) 적응 기술 개발
* 에너지 식 및 데이터 기반 인공지능 기법을 사용하여 에너지 소모량 예측 기술 개발
- 에너지 식을 이용하는 예측 시간(prediction time) 내 에너지 소모량 예측
- 데이터 기반 인공지능 기법을 이용하는 에너지 소모량 예측 기술 개발
* 적응형 모델 예측 제어 기술 고도화
- 적응형 예측 단계(Adaptive prediction step) 결정 기술 개발
* 다양한 시나리오에서의 에너지 효율적 적응 및 예측 제어 기술 평가(선행 차량 추종)
- 대표적 자율주행 시나리오 도출 및 케이스 별 성능평가 수행
(3) 3 차년도 연구목표 및 내용 – 자율 무인 이동체 개발 및 이를 이용한 실 성능평가
* 자율 무인 이동체 개발 (독립 조향 및 구동 기반 자율주행이 가능한 무인 자율 이동체)
- 독립 조향/구동 모듈을 이용하는 자율 무인 이동체 개발 → 연구팀 보유 플랫폼 이용
- 시나리오(경로 추종, 대상 추종) 기반 에너지 효율적 제어 성능평가