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아주 예전에 자이로 센서와 가속도센서를 이용해서 각도를 추정하는 기법에 대한 이야기[관련글]를 했었습니다. 물론 그 후 관련글들을 계속 포스팅하기는 했는데요. 그 후 많은 분들이 그와 같은 기법에 대해 이해가 잘 되지 않는다는 말씀을 많이 하셨었습니다. 이번에 논문을 준비하다가 우연히 이해하기 쉬운 논문을 하나 발견해서 소개해드릴려고 합니다.


제목은 관성센서를 이용한 도립진자의 제어를 위한 상보필터 설계 및 성능평가(Design and Performance Evaluation of a Complementary Filter for Inverted Pendulum Control with Inertial Sensors)라는 논문인데요. 저자는 나카시마 토시타카, 장문제, 홍석교이고, 2004년 정보 및 제어 학술대회(CICS 04)에서 발표된 논문입니다. 논문은 저작권의 문제가 있으므로 관심있으신 분들은 직접 찾아보셔야할 듯 합니다^^

상보필터(Complementary Filter)라는 것은 자이로센서를 적분해서 얻은 각도에 하이패스필터를 보정용의 가속도센서(혹은 기울기센서)에서 얻은 각도에는 로우패스필터를 적용한 것을 이야기 합니다.


지금 소개해드린 논문은 제가 한번 말씀드린적이 있는 1차필터를 이용한것도 소개하고, 


이차필터에 대한 것도 소개하고 있습니다. 실제 논문은 위의 그림2를 대상으로 설명을 합니다. 논문의 실제 구절을 인용해서 보면


주파수 특성이 다른 센서 신호를 융합하여, 각 센서에서 얻는 개별 신호보다 양호한 신호를 얻는 것이 상보필터의 기본 개념이라고 소개를 하고 있습니다. 그것은 일반적으로 고주파신호에서 양호한 특성을 보이는 자이로와 저주파에서 양호한 특성을 보이는 가속도센서(기울기센서)를 융합하는 것입니다.


이 논문은 그래서 두 센서에서의 응답특성을 주파수영역에서 봤을 때, 대략 0.3rad/s에서 두 센서의 특성이 평탄하게 나눠진다는 것을 확인합니다. (이는 센서마다의 특성이므로 실제로 적용할때는 다시 테스트를 해서 확인해야합니다.)

그래서 2차필터의 차단주파수를 0.3rad/s로 설정하고 필터를 설계하면 된다는 것을 보여줍니다. 그렇게 해서 필터계수를 확립한 다음, 논문은 이 필터를 실제 역진자 시스펨에 적용해서 성능을 확인시켜 줍니다.



댓글을 달아 주세요

  1. BlogIcon 핑구야 날자 2010.07.22 08:14 신고

    가속도 무서워요,,, 세월을 멈추게 할 저속도센서를 만들어 주세요,,ㅜㅜ

  2. BlogIcon 탐진강 2010.07.22 22:32 신고

    숫자울렁증이 있어서^^;
    그냥 구경만 하지요..

  3. BlogIcon 어설프군YB 2010.07.23 11:21 신고

    안녕하세요. Pinkwink님..
    블로그에 달아주신 댓글을 보고 인사드리러왔습니다.

    제가 댓글로 아는척하기에는 너무 어려운 내용들이 많네요.
    저도 공대를 나왔지만.. 그래도 매우 어려운 것 같습니다.

    다만.. 매틀랩 관련해서.. 좋은 정보인것같아 도움받아갑니다.


    방문 감사드리고.. 비오는 하루 비조심하는 하루되세요.

    • BlogIcon PinkWink 2010.07.23 11:27 신고

      헉.. 다음뷰.. 인터넷채널.. 현재 1위이신 어설프군YB 께서 친히 내방해주시다니 너무 기쁩니다...^^ 사실.. 댓글을 달기 어려운(원체 분야를 독특하게 하다보니) 내용이니 댓글이 달리지 않는다고 슬퍼하거나 하진 않는답니다.^^

    • BlogIcon 어설프군YB 2010.07.24 21:50 신고

      너무 과찬이신데요. ㅠㅠ
      전 그냥 인터넷을 좋아하는 무명소졸입니다.

      좋게 봐주셔서 감사합니다.

      사실 솔직히 댓글 달기에는 내용이 너무 어려워서 좀 부담스럽긴 할 것 같습니다.

      그래도 자기가 잘아는 분야의 정보를 만들어 간다는 것이 정말 대단한 일이라 생각하고요.

      지금처럼 용기 잃지 마시고 앞으로의 글도 기대하겠습니다.

    • BlogIcon PinkWink 2010.07.25 05:33 신고

      ㅎㅎ. 블로거시니까.. 소졸을 맞을 지몰라도
      무명은 아니시라는...^^
      하여간 고맙습니다.^^

  4. BlogIcon 유솔 2016.05.26 13:44 신고

    질문드려요 안녕하세요 이번에 아두이노랑 기울기센서 adxl335랑 연결해서 작품하나 만들려합니다

    한쪽발에 가속도센서를 장착해서 발이 앞으로 치고나갈때 기울기를 알아내서 몇 도 틀어졌는지 알아보려하는데요

    adxl335(가속도센서) 를 이용해 어떤원리가 있어야 몇 도틀어졌는지를 결과적으로 알수 있을까요? 너무 추상적인질문이지요,,,