유전 알고리즘 기반 옵셋 보정 광학 추적 시스템의 PID(Proportional, Integral, Derivative) 이득 최적화
Genetic Algorithm-Based Proportional, Integral, Derivative (PID) Gain Optimization in an Offset-Compensated Optical Tracking System
현철(LIG Nex1); Donggeon Kim(LIG Nex1); Hyunseung Kim(LIG 넥스원); Seungwook Park(LIG Nex1)
5권 2호, 102~113쪽
초록
본 논문에서는 유전 알고리즘(genetic algorithm, GA)을 활용하여, 옵셋 보정 기반 광학 추적 시스템에서PID(proportional, integral, derivative) 제어기의 이득 조합을 자동으로 최적화하고, 기존 수동 설정 방식과의 성능을 비교하였다. 본 시스템은 고해상도 망원경을 이용해 미지의 우주물체를 식별하기 위한 구조로, 초기 궤도결정(initial orbit determination, IOD)을 통해 예측된 궤도를 추종하되, 영상 중심으로부터의 옵셋(offset)을 실시간으로 보정하는 제어 구조를 갖는다. 기존에는 PID 이득 값을 실험적으로 수동 설정하였으나, 본 연구에서는 GA를 적용하여 RMS(root mean square) 오차를 최소화하는 최적 이득 조합을 자동으로 탐색하였다. 제안된 알고리즘은 경량 구조로 자체 구현되었으며, 시뮬레이션 결과를 통해 기존 조합 대비 RMS 오차와 추적 안정성 측면에서의 개선 효과를 정량적으로 확인하였다. 본 연구는 향후 다양한 환경 조건에서도 적용 가능한 자동화된 PID 조정 방법의 기반을 제시한다.
Abstract
This paper presents a genetic algorithm (GA)-based optimization method for tuning proportional, integral, derivative (PID) gains in an offset-compensated optical tracking system. The system is designed for highresolution optical identification of unknown space objects and employs initial orbit determination (IOD) to estimate the target trajectory. The controller continuously compensates for image-based center offsets in real time. While prior studies used manually tuned PID gains, this work applies GA to automatically search for gain combinations that minimize root mean square (RMS) tracking errors. The GA was implemented in a lightweight custom framework, and simulation results demonstrate improved performance over the manually selected gains in terms of both RMS error and tracking stability. The proposed approach provides a foundation for automated and adaptive PID tuning in future optical tracking scenarios under varying conditions.
- 발행기관:
- 한국우주과학회
- 분류:
- 항공우주과학