Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.8
no.4
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pp.297-306
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2007
Model reference control is control method such that overall response of a plant plus controller approaches that of a given reference model. The reference model provides desired trajectory the plant should follow. There are many kinds of control methods in MRC. However, this paper focuses on Model Reference Sliding Mode Control. The plant of these controls is an uncertain and linear system varying in time, of second order, and with SISO. In this paper, a design scheme of reference model is proposed for MRSMC. The scheme determines reference model based on the information on bounded control inputs, reference inputs and system parameters. It is used to choose a Fixed Reference Model in the process of controller design, to update Variable Reference Model when stepwise reference inputs change and to update Instant Reference Model at every sampling time. The simulation results show that the proposed method yields better control performance than the conventional MRC subject to the stepwise reference input when applied to the position control system for motor system.
This paper introduces 3-dimensional path planning and guidance including power model for high altitude long endurance (HALE) UAV using solar energy. Dubins curve used in this paper has advantage of being directly available to apply path planning. However, most of the path planning problems using Dubins curve are defined in a two-dimensional plan. So, we used 3-dimensional Dubins path generation algorithm which was studied by Randal W. Beard. The aircraft model which used in this paper does not have an aileron. So we designed lateral controller by using a rudder. And then, we were conducted path tracking simulations by using a nonlinear path tracking algorithm. We generate examples according to altitude conditions. From the path tracking simulation results, we confirm that the path tracking is well on the flight path. Finally, we were modeling the power system of HALE UAVs and conducting path tracking simulation during 48hours. Modeling the amount of power generated by the solar cell through the calculation of the solar energy yield. And, we show the 48hours path tracking simulation results.
In this paper we design the optimal satellite-tracking antenna $H{\infty}$ control system using genetic algorithms. To do this, we give gain and dynamics parameters to the weighting functions and apply genetic algorithms with reference model 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. These weighting functions and design parameter ${\gamma}$ are optimized simultaneously in the search domain guaranteeing the robust stability of closed-loop system. The effectiveness of this satellite-tracking antenna $H{\infty}$ control system is verified by computer simulation.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.25
no.11
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pp.1663-1669
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2021
This paper considers the cooperative control problem for multiple leaders and a single follower with interactions. The leaders are controllable, and the follower has interactions with all leaders and is controlled by the interactions. Then, we study the cooperative control problem that achieves the consensus by controlling the leaders. The leaders and the follower are modeled by the single-integrator and the double-integrator, respectively, and it is assumed that the interactions have the nonlinearities. The leaders can estimate the interaction between the follower and exchange the estimated information with neighbors. Then, this paper proposes the consensus-based cooperative control algorithm using the information exchange of the estimated interactions and the virtual velocity variables to achieve the velocity consensus. We analyze the convergence of the agents to the common state based on the Lasalle's Invaraince Principle. Finally, we provide the numerical example to validate the theoretical results.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.10
no.8
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pp.935-944
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2015
This study performs the dynamic modeling and the simulation of variable speed wind power system and implements the models of wind speed, wind turbine & PMSG, and MPPT & pitch control as well. The simulation of wind turbine was performed by using the power coefficient and other simulation parameters which were extracted with reference to the commercial 5MW class wind turbine data. As the result of this simulation, MPPT control is confirmed, maintaining the maximum power coefficient as far as the rated speed 12[m/s]. Over 12[m/s] wind speed, this wind power system makes it possible to keep the stable output by controlling the pitch angle.
The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems
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v.17
no.1
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pp.42-54
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2018
This study is to establish the traffic volume-based warrants of left-turn lanes in unsignalized intersections based on a risk probability methodology. This study applied a risk probability of a potential rear-end collision between a left-turn vehicle and the immediately following through vehicle. With the shifted negative exponential model and the compound probability theorem, the risk probability can be expressed as the function of directional volumes, opposing volumes and the percentage of left-turns for a two-lane and four-land highway, respectively. The warrants of installing left-turn lanes on unsignalized intersections were developed with the risk probability. The warrants define the total approaching and opposing volumes to encourage a left-turn lane as a function of operating speed, percentage of left-turn, and number of lanes.
PID 제어는 50년의 역사를 갖기 때문에 현장의 사용자는 이 제어방식에 익숙해져 있으며, 제어장치의 구성이 간단하며 제어기의 최적동조가 가능하므로 많은 분야에서 사용되고 있다[1]. 그러나 PID 제어기에 의해서 얻은 결과에 대하여 만족하기 위해서는 많은 시행착오를 겪어야 한다. 또한 만족하는 결과를 얻었다고 할지라도 외란, 플랜트의 동특성이 바뀌는 경우 시스템을 추종하지 못하기 때문에 파라미터를 재조정하여야 한다. 유전 알고리즘은 자연세계의 진화 현상에 기초한 계산모델로서 John Holland에 의해서 1975년에 개발된 전역적인 최적화 알고리즘이며[1][2], 비선형 고차원, 불연속, 다중모드, 노이즈 함수 등에 대하여 강건함을 보여주고, 복잡한 탐색 공간에서 최적 값을 스스로 발견하는 학습 능력을 갖는다. 이 방법은 재생산, 교배, 돌연변이를 통하여 최적해를 찾은 방법으로 1989년에 D. E. Goldgerg에 의해서 체계적으로 정리된 후 여러 분야에서 응용되고 있다[3][4]. 그러나 유전 알고리즘은 목적함수만을 이용하여 해집단을 탐색하기 때문에 숙련운전자가 원하는 제어 특성 명세인 상승시간, 정착시간, 초과량(oveshoot) 둥을 구체적으로 명시하여 제어에 반영할 수 없다. 또한, 유전 알고리즘은 입력 값이 크게 바뀔 경우 다른 시스템으로 인식하여 새로운 탐색을 수행하는 단점을 가지고 있다. 본 논문은 첫째, 기준모델을 도입하여 플랜트의 성능을 기준모델로 표현하여 플랜트가 요구하는 성능지표를 정량적으로 규정하는 것이 가능하였다. 또한, 이것은 미지 플랜트 동특성을 식별하기 위한 신호로 사용되어, 플랜트의 정보를 얻는데 이용되었다. 즉, 기준모델과 플랜트 출력사이의 추종 오차 정보가 적응기구인 PID 유전제어기의 입력으로 사용되며, 구형파 입력의 경우에도 기준모델과 플랜트의 출력차는 크게 변하지 않는다. 따라서, 유전 알고리즘의 목적함수에 기준 모델을 제안 적용하여 안정적이고, 세밀한 제어를 수행하였다. 둘째, PID의 간단하면서 확실한 제어가 가능하다는 점과 전역적인 최적값을 찾을 수 있는 유전 알고리즘을 적용하여 고속제어를 요하는 직류 서보 모터(DC Servo Motor) 운전 시 실시간 파라미터 동조에 적용하였다.
In this paper, parafoil airdrop system has been designed and analyzed. 6-degrees of freedom (6-DOF) model of the parafoil system is set up. Nonlinear model predictive control (NMPC) and Proportion integration differentiation (PID) methods were separately applied to adjust the flap yaw angle. Compared the results of setting time and overshoot time of yaw angle, it is found that the of yaw angle is more stable by using PID method. Then, trajectory following controller was designed based on the simulation results of trajectory following effects, which was carried out by using MATLAB. The lateral offset error of parafoil trajectory can be eliminated by its lateral deviation control. The later offset deviation reference was obtained by the interpolation of the current planning path. Moreover, using the designed trajectory, the trajectory following system was simulated by adding the wind disturbances. It is found that the simulation result is highly agreed with the designed trajectory, which means that wind disturbances have been eliminated with the change of yaw angle controlled by PID method.
A series of studies on the development of autonomous surface ships have been promoted in domestic and foreign countries. One of the main technologies for the development of autonomous ships is path-following control, which is closely related to securing the safety of ships at sea. In this regard, the path-following performance of an autonomous ship should be first evaluated at the design stage. The main aim of this study was to develop a visual and quantitative evaluation method for the path-following control performance of an autonomous ship at the design stage. This evaluation technique was developed using a computational fluid dynamics (CFD)-based path-following control model together with a line-of-sight (LOS) guidance algorithm. CFD software was utilized to visualize waves around the ship, performing path-following control for visual evaluation. In addition, a quantitative evaluation was carried out using the difference between the desired and estimated yaw angles, as well as the distance difference between the planned and estimated trajectories. The results demonstrated that the ship experienced large deviations from the planned path near the waypoints while changing its course. It was also found that the fluid phenomena around the ship could be easily identified by visualizing the flow generated by the ship. It is expected that the evaluation method proposed in this study will contribute to the visual and quantitative evaluation of the path-following performance of autonomous ships at the design stage.
무인잠수정이 원하는 경로를 추종할 수 있도록 안정적인 운항제어를 수행하기 위해서는 잠수정의 동역학적 특성을 정확히 파악하는 것이 필요하다. 수중에서 거동하는 무인잠수정의 동역학적 특성은 제어입력뿐만 아니라 유체력계수에 의해 주로 결정되므로, 이러한 계수값을 정확하게 아는 것이 중요한 요소라 할 수 있다. 일반적으로 유체력계수는 PMM 시험과 같은 실험적 방법을 통하여 얻게 되지만 실험방법의 어려움과 실험장비들의 부정확성으로 인한 오차에 의하여, 얻어진 값들의 신뢰성이 많이 저하된다. 계수값들을 구할 수 있는 다른 방법으로는, 확장칼만필터 등과 같은 모델기반 추정 알고리즘을 통하여 유체력계수를 추정하는 것이다. 본 논문에서는 확장칼만필터를 이용하여 유체력계수를 추정하도록 하였으며, 설계된 추정 알고리즘의 성능을 검증하기 위하여 기존에 수행된 PMM 시험에 의해 얻어진 유체력계수의 실험값과 비교 분석하였다. 또한 본 논문에서는 만타형 무인잠수정을 이용하여 원하는 경로를 추종할 수 있도록, 추정된 유체력계수를 사용하여 수심제어 및 방향제어를 위한 슬라이딩 모드 제어기를 설계하였으며, 충분한 정확도를 가지고 원하는 경로를 추종함을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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