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칼만필터와 퍼지논리제어를 이용한 가속도센서 기반의 음파전신진동제어시스템에 대한 연구

Other Titles
 Research of sonic whole body vibrator control system using Kalman filter and fuzzy logic control based on acceleration sensor 
Authors
 박철희 
Issue Date
2013
Description
의공학과/석사
Abstract
인간은 진동에 항상 노출되어 있으며, 다양한 영향을 미친다. 특정 진동주파수대역과 일정한 강도의 진동은 근력강화, 호르몬분비율 증가, 골밀도 향상 등 의학적으로 다양한 긍정적 효과를 보인다. 이러한 목적으로 개발된 진동기의 종류 중에서 전신진동기는 타원, 시소, 수직 3가지의 진동형태를 가지고 있다. 수직진동이 중력가속의 방향과 일치하여 거부감이 적으며, 액추에이터를 이용하여 수직진동을 발생시키는 전신진동기는 고정된 주파수에서 진동강도를 변화할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러므로 인체에 가장 적합한 전신진동방식이다. 하지만 액추에이터는 히스테리시스와 비선형 특성을 가지고 있다. 그로인해 진동판에 인가되는 부하에 따라서 동작특성이 변하는 문제점을 가지고 있다. 그러므로 본 연구에서 칼만필터와 퍼지논리제어를 적용한 음파전신진동제어시스템을 구현하여 액추에이터 방식의 문제점을 해결하고, 일정한 진동자극이 가능하게 하는 것을 목적으로 한다. 가속도센서를 이용하여 진동강도를 분석하고, 칼만필터를 이용하여 분석한 결과를 안정적으로 평활화한다. 칼만필터의 출력은 퍼지논리제어기에 입력으로 사용되고, 퍼지논리제어기의 학습알고리즘은 현재 동작특성을 파악하여 퍼지제어기의 소속함수를 변경하여 퍼지제어기가 최적의 제어량을 결정하도록 하였다.결과적으로 본 연구에서 구현한 시스템은 0.01 G로 진동강도를 조절할 수 있으며, 동작주파수는 0.1 Hz 단위로 조절이 가능하다. 분동을 이용한 실험에서는 95 % 이상이 허용범위안에서 동작하였으며, 인체에 적용하였을 때는 최대 14% 가 허용범위에서 벗어나는 결과를 얻을 수 있었다.
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URI
https://ir.ymlib.yonsei.ac.kr/handle/22282913/136299
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