In this paper, we consider the problem of robust peak-to-peak controller design of linear system. The goal is to design a controller which minimizes the maximum peak value of the measured output subjects to the peak bounded disturbance. The control is obtained by checking the feasibility of the derived matrix inequalities. Finally, we shows the usefulness of our result comparing to $H_{\infty}$ and $H_{2}$ control by an example.
A Robust controller is designed for cascaded nonlinear uncertain systems that can be decomposed into two subsystems; that is, a series connection of two nonlinear subsystems, such as a robot manipulator with actuators. For such systems, a recursive design is used to include the second subsystem in the robust control. The recursive design procedure contains two steps. First, a fictitious robust controller for the first subsystem is designed as if the subsystem had an independent control. As the fictitious control, a nonlinear H(sub)$\infty$ control using energy dissipation is designed in the sense of L$_2$-gain attenuation from the disturbance caused by system uncertainties to performance vector. Second, the actual robust control is designed recursively by Lyapunovs second method. The designed robust control is applied to a robotic system with actuators, is which the physical control inputs are not the joint torques, but electrical signals to the actuators.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.6
no.2
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pp.171-179
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2008
This paper addresses the synthesis of an iterative learning controller for a class of linear systems with norm-bounded parameter uncertainties. We take into account an iterative learning algorithm with current cycle feedback in order to achieve both robust convergence and robust stability. The synthesis problem of the developed iterative learning control (ILC) system is reformulated as the ${\gamma}$-suboptimal $H_{\infty}$ control problem via the linear fractional transformation (LFT). A sufficient convergence condition of the ILC system is presented in terms of linear matrix inequalities (LMIs). Furthermore, the ILC system with fast convergence rate is constructed using a convex optimization technique with LMI constraints. The simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed method.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.15
no.2
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pp.153-162
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2014
A novel robust $H_{\infty}$ switching tracking control design method with disturbance observer is proposed for the near space interceptor (NSI) with aerodynamic fins and reaction jets. Initially, the flight envelop of the NSI is divided into small subregions, and a slow-fast loop polytopic linear parameter varying (LPV) model is proposed, to approximate the nonlinear dynamic of the NSI, based on the Jacobian linearization and Tensor-Product (T-P) model transformation approach. A disturbance observer is then constructed, to estimate the modeled disturbance. Subsequently, based on the descriptor system method, a robust switching controller is developed, to ensure that the closed-loop descriptor system is stable with a desired $H_{\infty}$ disturbance attenuation level. Furthermore, the outcome of the proposed switching tracking control problem is formulated as a set of linear matrix inequalities (LMIs). Finally, simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed design method.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.9
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pp.846-852
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2013
In this paper, the authors propose a new approach to control problem of the marine vessels which are moored or controlled by actuators. The vessel control problem in the specified area is called a DPS (Dynamic Positioning System). The main objective of this paper is to obtain more useful control design method for DPS. In this problem, a complicate fact is control allocation which is a numerical method for distributing the control signal to the controlled system. For this, many results have been given and verified by other researchers using two individual processes. It means that the controller design and control allocation design process are carried out individually. In this paper, the authors give more sophisticated design solution on this issue. In which the controller design and control allocation problem are unified by a robust controller design problem. In other word, the stability of the closed-loop system, control performance and allocation problem are unified by an LMI (Linear Matrix Inequality) constraint based on $H_2/H_{\infty}$ mixed design framework. The usefulness of proposed approach is verified by simulation with a supply vessel model and found works well.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics T
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v.35T
no.3
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pp.76-86
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1998
The Two-Mass Spring(TMS or Two-Inertia Resonance) system is one of the simplest models which generate a torsional vibration. In this system, it is required to design a controller achieving the control performance while suppressing the torsional vibration. In this paper, we compared and considered with the state feedback effects for the TMS system. By connecting each controller design to the state feedback control, we could predict each controller performances and decide weighting functions and parameters of LQ and $H_\infty$ controller.
This paper proposes an optimum design method of structural and control systems, using a 2-D truss structure as an example. The structure is subjected to initial static loads and disturbances. For the structure, a FEM model is formed. Using modal transformation, the equation of motion is transformed into modal coordinates, in order to decrease D.O.F. of the FEM model. To suppress the effect of the disturbances, the structure is controlled by an output feedback $H_{\infty}$ controller. The design variables of the combined optimal design of the control-structure systems are the cross sectional areas of truss members. The structural objective function is the structural weight. The control objective function is the $H_{\infty}$ norm, the performance index of control. The second structural objective function is the energy of the response related to the initial state, which is derived from the time integration of the quadratic form of the state in the closed-loop system. In a numerical example, simulations have been perform. Through the consideration of structural weight and $H_{\infty}$ norm, an advantage of the combined optimum design of structural and control systems is shown. Moreover, since the performance index of control is almost nearly optimiz, we can acquire better design of structural strength.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.7
no.10
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pp.812-818
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2001
This paper proposes an optimum design method of structural and control systems, taking a 2-D truss structure as an example. The structure is supposed to be subjected to initial static loads and disturbances. For the structure, a FEM model is formed, and using modal transformation, the equation of motion is transformed into that of modal coordinates in order to reduce the D.O.F. of the FEM model. The structure is controlled by an output feedback $H^$\infty$$ controller to suppress the effect of the disturbances. The design variables of the simultaneous optimal design of control-structure systems are the cross sectional areas of truss members. The structural objective function is the structural weight. The control objective function is the $H^$\infty$$ norm, that is, the performance index of control. The second structural objective function is the energy of the response related to the initial state, which is derived from the time integration of the quadratic form of the state in the closed-loop system. In a numerical example, simulations have been carried out. Through the consideration of structural weight and $H^$\infty$$ norm, an advantage of the simultaneous optimum design of structural and control systems is shown. Moreover, while the optimized performance index of control is almost kept, we can acquire better design of structural strength.
To enable a master-slave control independent microgrid system (MSCIMGS) to supply electricity continuously, the microgrid inverter should perform mode transfer between grid-connected and islanding operations. Transient oscillations should be reduced during transfer to effectively conduct a seamless mode transfer. This study uses a typical MSCIMGS as an example and improves the mode transfer strategy in three aspects: (1) adopts a status-tracking algorithm to improve the switching strategy of the outer loop, (2) uses the voltage magnitude and phase pre-synchronization algorithm to reduce transient shock at the time of grid connection, and (3) applies the hybrid-sensitivity $H_{\infty}$ robust controller instead of the current inner loop to improve the robustness of the controller. Simulations and experiments show that the proposed strategy is more practical than the traditional proportional-derivative control mode transfer and effective in reducing voltage and current oscillations during the transfer period.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.49
no.4
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pp.213-219
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2000
In this paper, a controller design method is proposed for haptic interface considering transparency and robust stability. For this, a performance index for the transparency as performance measure is defined in the points of impedance matching and the optimal solution which is minimizing the performance index is obtained by solving H2 optimal problem. In haptic interface, the modeling uncertainties can be restricted to that of haptic device. To implement the robust stabilizing haptic controller to the uncertainties of haptic device, a robust stable condition using H$\infty$ norm from small gain theorem is proposed. To verify the effectiveness of the proposed haptic controller design scheme, numerical examples and experimental results are illustrated for virtual wall consisting of stiffness and damping factor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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