부산대학교 도서관

볼 밸런서 시스템은 밸런싱 문제를 다루는 로봇 연구 분야의 대표적인 데모실험장치이다. 시스템은 테이블, 볼, 볼의 위치를 감지하는 센서, 테이블 기울기를 조절하는 RSBU(Rotary Servo Base Unit)로 구성된다. 본 논문은 볼의위치 및 안정화 제어의 선행연구로 모델링과 파라미터 추정 방법을 제안한다. 이를 위해 우선 볼 밸런서 시스템의 운동방정식을 유도하고, 입력신호인 서보모터의 인가전압과 그에 따른 출력신호인 볼의 위치에 대한 전달함수로 표현한다. 전달함수의 파라미터는 RSBU의 실제 입·출력 데이터와 RCGA(Real Coded Genetic Algorithm)를 결합한 모델조정기법으로 탐색한다. 또한, 비교목적으로 계단응답 및 주파수 응답 시험방법도 적용하였으며, 절대오차적분(IAE) 비교를통해 제안한 방법의 우수성을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 방법은 산업현장에서도 모델링 과정에서 유용하게 사용될것으로 기대한다.
The ball balancer system is a representative demonstration device in the robot balancing research field. The system consists of a table, a ball, a sensor that detects the ball's position, and a Rotary Servo Base Unit (RSBU) that adjusts the inclination of the table. This paper proposes modeling and parameter estimation methods that determine the ball's position and stabilize the table. Equations of motion were derived, and the voltage applied to the servo motor and the ball position was expressed as a transfer function. The parameters of the transfer function were determined using a model adjustment technique that combined the Real Coded Genetic Algorithm (RCGA) with actual RSBU input-output data. For comparative purposes, step response and frequency response methods were also employed, and the superiority of the proposed method was validated using Integral of Absolute Error (IAE) comparisons. The proposed method is expected to be used for modeling processes even in the industrial field.