This paper deals with the implementation of a robust multivariable controller using DSP board and the application to real systems. The LQG/LTR (Linear Quadratic Gaussian with Loop Transfer Recovery) controller proposed by Doyle et al.[1,2] is adopted to design the control system. A helicopter propeller setup is taken as the controlled system in the current paper, and the mathematical model is derived to design the multivariable controller. The performance of the controller is evaluated via simulations, and implementation and application to the MIMO system shows that the control performances are satisfactory and superior to those of the PID controller.
Generally, it is very difficult to get a modeling equation because multi-variable system has coupling relations between its inputs and outputs. To design an optimal controller without the modeling equation, this paper proposes a neural-network (NN) controller being learned by Jacobian matrix. Another major characteristic is that the controller consists of two separated NN controllers, namely, proportional control part and derivative control part. Simulation results for a catamaran system show that the proposed NN controller is superior to LQR in the regulation and tracking problems.
소형 터보제트엔진에 대하여 다양한 대기조건에 대하여 DYNGEN을 이용하여 비선형 동적모사를 수행하였다. 블리드 공기량의 변화가 엔진의 성능에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 성능 향상을 위한 제어기 구성에 앞서 실시간 선형모델을 구하였으며 엔진로터 회전수의 변화에 따른 시스템행렬들의 적합한 변화를 통해 비선헝 모사의 결과에 매우 근접하는 결과를 얻었다. 최적의 LQR 제어기를 구성하는데 있어, 연료유량만을 제어입력으로 고려한 경우와 연료유량과 블리드 공기를 동시에 제어입력으로 고려한 경우의 제어 결과 비교를 통해 단일 입력보다는 다변수 입력을 고려했을 때 연구 대상 엔진이 더 우수한 성능을 발휘함을 알았다.
본 논문에서는 플랜트 모델에 불확실성이 존재하는 경우에도 강인 안정도를 보장하는 제어기 설계 문제를 연구하였다. 먼저 강인 안정도 및 감도 특성을 특이치 한계를 이용하여 기술하고 이들 설계 조건을 만족하는 제어기 설계 기법을 Diophantine 방정식과 감도 평가 함수의 최소화에 의해 제시하였다. Diophantine 방정식의 해를 구하기 위해 칼만 필터의 설계와 필터의 주파수 역 특성을 조사하였고, 원하는 특이치 형성을 통해 저감도 특성을 만족하는 특성 다항식 행렬을 구하였다. 그리고 제어기에 설계 자유도를 주어 감도 평가 함수를 최소화하는 제어기 매개 변수 계산 방법을 Routh 배열을 이용하여 제시하였다.제안된 강인한 제어기 설계 기법을 모델에 적용하여 검토해 본 결과 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다.
슬라이딩 모드를 가진 가변 구조 제어(VSC)에서의 불연속적인 제어 법칙은 실제로 바람직하지 못한 떨림 현상을 발생시킨다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 신경망 슬라이딩 곡면을 갖는 VSC 구조를 제안한다. 불연속 제어 법칙을 해결하기 위해 경계층을 가진 신경망 슬라이딩 곡면이 도입된다. 제안된 제어기는 보편적인 VSC의 떨림 현상 문제를 해결할 수 있다. 제안된 제어 구조의 효과는 시뮬레이션을 통해 증명하였다.
슬라이딩 모드 제어기의 실현시 발생하는 고주파 chattering 현상을 제거하기 위하여 본 논문에서는 스위칭 표면 행렬의 Range-space 동특성을 이용한 연속 시간 스위칭 다이나믹을 제안한다. 전체 폐루프 시스템은 정칙 변환에 의해 빠른 부시스템과 느린 부시스템으로 분해되어, 결국 전체 폐루프 시스템의 고유치는 각각 스위칭 표면 행렬의 Range-space와 Null-space의 동특성을 지배하는 부시스템들의 고유치들로 구성됨을 보인다. 그리고, 정합된 불확실성이 존재하는 경우 제안된 스위칭 다이나믹을 가진 제어 시스템의 응답은 일정 시간이 경과된 후 스위칭 평면의 임의의 영역으로 균일하게 유계된다는 것을 증명한다. 또한, 제어 입력의 크기에 대한 제약성을 만족하면서도 전체 제어 시스템의 정상 상태 오차를 감소시키기 위하여 두개의 스위칭 다이나믹을 도입한 수정된 슬라이딩 모드제어기를 제안한다.
A H$_{\infty}$ control techniques with roll eccentricity filter is proposed to alleviate the effect of entry thickness variation and roll eccentricity occurred in rolling stand itself of tandem cold mills. A robust controller to the disturbances is designed using H$_{\infty}$ control techniques, which can reflect the input direction of disturbances and knowledge of disturbance spectrum in the frequency domain. And, non-standard H$_{\infty}$ control problem caused by selection of weight function having poles on j.omega. axis is discussed. The evaluation for the resultant controller composed by H$_{\infty}$ synthesis is done through computer simulations. The effectiveness of the proposed method is compared to those of the conventional LQ synthesis method and a feedforward controller against roll eccentricity, which was already studied.ied.
The aim of this paper is to suggest a design method of the optimal multivariable $H_{\infty}$ control system using genetic algorithm (GA). This $H_{\infty}$ control system is designed by applying GA to the optimal determination of weighting functions and design parameter $\gamma$ that are given by Glover-Doyle algorithm which can design $H_{\infty}$ controller in the state space. The first method to do this is that the gains of weighting functions and $\gamma$ are optimized simultaneously by GA with tournament method. And the second method is that not only the gains and $\gamma$ but also the dynamics of weighting functions are optimized at the same time by eA with roulette-wheel method. The effectiveness of this $H_{\infty}$ control system is verified by computer simulation.
제어로봇시스템학회 1993년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); Seoul National University, Seoul; 20-22 Oct. 1993
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pp.1206-1212
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1993
In this paper, an variable structure system with an integral-augmented sliding surface is designed for the improved robust control of a uncertain multi-input multi-output(MIMO) system subject to the persistent disturbances. To effectively remove the reaching phase problems, the integral augmented sliding surface is defined, then for its design, the eigenstructure assignment technique is introduced. To guarantee the designed performance againts the persistent disturbance, the stabilizing control for multi-input system is also designed. The stability of the global system and performance robustness are investigated. The example will be given for showing the usefulness of algorithm.
A logical and systematic procedure to derive a mathematical model for magnetically levitation(maglev) systems with a combined lift and guidance is developed by using and graph. First, bond graph is constructed for the energy-feeding system with magnetic leakage flux. And, the overall maglev system in which lift and guidance dynamics are coupled is modeled by using the concept of multi-port field in bond notations. Finally, the LQG/LTR control systems are designed for single-input single-output and for multi-input multi-output maglev systems. In this paper, it has been shown that the bond graph is an excellent method for modeling multi-energy domain systems such as maglev systems and the multivariable control system is required to improve the performance of the maglev system with a combined lift and guidance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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