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GLOSSARY

저구동 시스템

Underactuated System고급

저구동 시스템이란 시스템의 일반화 좌표 수(자유도)가 독립적인 액추에이터 수보다 많아, 모든 자유도를 임의로 직접 제어할 수 없는 역학 시스템이다. 수학적으로는 라그랑지안 동역학의 입력 분포 행렬(input distribution matrix)의 열 공간이 구성 공간 전체를 생성하지 못하는 것으로 표현된다. 이러한 구조적 제약은 경량 설계나 에너지 절감을 위해 의도적으로 채택되기도 하고, 공중 비행체처럼 물리 법칙에 의해 필연적으로 발생하기도 한다. 대표적인 예로 쿼드로터는 위치 3축·자세 3축의 6자유도를 가지지만 4개의 로터만으로 구동되므로 전형적인 저구동 시스템에 해당한다. 제어 설계에서는 시스템의 자연 역학을 적극 이용하는 에너지 성형(energy shaping)이나 부분 피드백 선형화(partial feedback linearization) 기법이 주로 쓰인다. 속도 수준의 구속으로 인해 특정 방향 이동이 불가능한 비홀로노믹 시스템과 혼동되기 쉬우나, 저구동 시스템의 제약은 힘·토크 입력의 부족에서 비롯된다는 점에서 구분된다.