다중율 샘플링과 가상질량을 포함한 햅틱 시스템의 안정성 분석 (Stability Analysis for a Haptic System with Multirate Sampling and a Virtual Mass)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 23권 / 10호 / 571 ~ 576페이지
· 저자명 : 이경노

초록

현실감이 높은 가상강체를 구현하려면 가상스프링의 강성을 최대한 크게 해야 한다. 그러나 가상스프링의 강성을 크게 하면 시스템이 불안정해질 수 있다. 따라서 시스템의 안정성을 유지하면서 가상스프링의 강성을 증가시킬 수 있는 방법이 연구 중이며, 최근 다중율 샘플링을 이용하는 방법이 제안되었다. 본 연구는 가상스프링의 안정성 영역을 크게 할 수 있도록 다중율 샘플링이 포함된 시스템에서 가상질량이 가상스프링의 안정성 영역에 미치는 영향을 분석한다. 다중율 샘플링이 포함된 시스템에서 가상질량의 크기가 작은 경우에는 안정적인 가상스프링의 영역을 영차홀드와 단일 샘플링이 포함된 시스템의 경우보다 수십 배 더 크게 할 수 있다. 또한 적정한 가상질량의 크기와 값을 선정하면, 안정적인 가상스프링의 영역은 가상질량이 없는 경우보다 약 3배 ~ 200배 정도 더 커질 수 있다. 본 연구에서는 가상스프링의 안정성 영역을 보다 크게 만들 수 있도록 가상질량과 값 선정 방향을 제안하며, 이는 보다 현실감높고 안정성이 보장된 가상강체 설계에 도움이 될 것으로 기대된다.

영어초록

To implement a virtual rigid body with high fidelity, the stiffness of a virtual spring is designed to be as large as possible. However, this may make a haptic system unstable, so methods to increase the stiffness of a virtual spring have been studied to maintain the stability. A method using multirate sampling was recently presented. In this study, the effect of a virtual mass on the stability region of a virtual spring was analyzed to enhance its stability in a haptic system with multirate sampling. If the virtual mass is small, the stability region of the virtual spring can be made many times larger than that of a system with zero-order hold and single sampling. In addition, if the values of a virtual mass and N are chosen appropriately, the stability region of the virtual spring can be made 3 to 200 times larger than that without a virtual mass. We propose a design guideline to determine the values of the virtual mass and N to enhance the stability of the virtual spring, which could be helpful in designing virtual bodies with stable interaction and high fidelity.

참고자료

· 없음