Considering the problems of poor control effect, weak disturbance rejection ability and adaptive ability of two-wheeled self-balanced robot (TWSBR) systems on undulating roads, this paper proposes a fuzzy neural network active disturbance rejection controller (FNNADRC), that is based on fuzzy neural network (FNN) for online correction of active disturbance rejection controller (ADRC)'s nonlinear control rate. Firstly, the dynamic model of the TWSBR is established and decoupled, the extended state observer (ESO) is used to compensate dynamically and linearize the upright and displacement subsystems. Then, the nonlinear PD control rate and FNN are designed, and the FNN is used to modify the control parameters of the nonlinear PD control rate in real time. Finally, the proposed control strategy is simulated and compared with the traditional ADRC and fuzzy active disturbance rejection controller (FADRC). The simulation results show that the control effect of the proposed control strategy is slightly better than ADRC and FADRC.
The control design of inductive power transfer (IPT) systems has attracted a lot of attention in the field of wireless power transmission. Due to the high-order resonant networks and multiple loads in IPT systems, a simplified model of an IPT system is preferred for analysis and control design, and a controller with strong robustness is required. Hence, an active disturbance rejection control (ADRC) for IPT systems is proposed in this paper. To realize the employment of ADRC, firstly a small-signal model of an LC series-compensative IPT system is derived based on generalized state-space averaging (GSSA), then the ADRC is implemented in the designed IPT system. The ADRC not only provides superior robustness to unknown internal and external disturbances, but also requires few knowledge of the IPT system. Due to the convenient realization of ADRC, the designed IPT system retains its simple structure without any additional circuits. Finally, a frequency domain analysis and experimental results have validated the effectiveness of the employed ADRC, especially its robustness in the presence of frequency drifts and other common disturbances.
With the rapid development of microgrid technology, microgrid projects are no longer limited to laboratory demonstrations and pilot platforms. It shows greater value in practical applications. Hence, the smooth interaction between a microgrid and the main grid plays a critical role. In this paper, a control method based on active disturbance rejection control (ADRC) is proposed in order to realize seamless transitions between grid-connected and islanding operation modes and stable operation with variable loads. It is verified by simulations that the proposed ADRC-based method features better performance when compared to conventional proportional-integral-differential (PID) control. Meanwhile, the stability of the third-order extended state observer (ESO) in second-order ADRC is validated by using Lyapunov stability criteria.
Kim, Bum-Jin;Yoon, Young-Doo;Cho, Byung-Guek;Hong, Chanook
Proceedings of the KIPE Conference
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2019.11a
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pp.7-9
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2019
이 논문은 이관성 시스템에서 능동 외란 제거 제어(Active Disturbance Rejection Control, ADRC) 기반의 진동 저감 알고리즘을 제안한다. 제안한 방법은 축소 차원 ADRC를 기반으로 구성하였다. ADRC 이론에 기반한 제어 이론은 전체 토크 중 전동기 측의 관성 모멘트에 대한 토크를 제외한 모든 토크를 외란 성분이라 설정한다. 외란에 대한 가속도 성분을 전체 외란(Total Disturbance)이라고 설정하고, 이를 추정하여 보상한다. 축소 차원 ADRC의 차수가 낮아서, 축소 차원 ADRC의 대역폭을 기존 ADRC의 대역폭보다 크게 설정할 수 있다. 그리고, 증가한 이득과 실질적인 구현을 고려하여, 이산 시간 영역에서 설계하였다. 제안된 알고리즘의 안정도를 확보하고, 성능을 높이기 위하여, 추정하는 제정수의 값을 실제 값보다 작게 설정하였다. 제안한 방법은 기계시스템의 공진에 의한 영향을 감쇄시킬 수 있다. 제안한 방법을 검증하기 위해, 시뮬레이션과 실험을 수행하였다.
This paper proposed a novel double closed control strategy for single-phase voltage source pulse width modulation (PWM) rectifier based on active disturbance rejection control (ADRC) and dq current decoupling control. First, the mathematical model of the single-phase PWM rectifier in the d-q axis synchronous rotating reference frame is established by constructing a virtual component using a second-order generalized integrator (SOGI). Then, the mathematical model is simplified according to the active power conservation, and the first-order equation of single-phase PWM rectifier voltage outer loop is acquired. A linear auto-disturbance rejection controller is used to design the voltage outer loop according to the first-order equation. Finally, the proposed control strategy and the traditional PI control are compared and verified by simulation and physical experiments. Both simulation and experimental results confirm that the proposed control strategy has excellent dynamic performance and strong rejection ability to disturbances.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.14
no.9
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pp.956-962
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2008
This paper is devoted to yarn tension control problem in winding machines. The passive take-up unit is replaced by active one with ADRC(Active Disturbance Rejection Control) and it was compared with the method using conventional PD(Proportional-Derivative) controller. The main part of ADRC is ESO(Extended State Observer) which continuously estimates nonlinearities of the system, such as intrinsic nonlinearity, external disturbance and sensor noise. Then the estimated nonlinearity is used to compensate the real one, thus making controlled system linear. A number of experiments have been conducted in order to verify the performance of the original winding system to the modified one. Experiments have shown improved efficiency of the system with adopting active yarn tension control. Experimental results show that the ADRC achieves a better tension response than PD controller and is robust to parameters variation.
Shi, Qiaoming;Wang, Gang;Fu, Lijun;Liu, Yang;Wu, You;Xu, Li
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.10
no.5
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pp.1969-1982
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2015
The virtual inertia control (VIC) of wind turbine with directly-driven permanent-magnet synchronous generator (D-PMSG) can act similarly to the conventional synchronous generator in inertia response and frequency control, thereby supporting the system frequency stability. However, because the wind speed is inconstant and changeable to a certain extent and the D-PMSG is a complex nonlinear system, there are great difficulties in the virtual inertia optimal control of the D-PMSG. Based on the design principle of the active disturbance rejection control (ADRC), this paper presents a new VIC strategy for the D-PMSG from the perspective of power disturbance suppression in the system. The strategy helps fulfill the power grid disturbance estimation and compensation by means of the extended state observer (ESO) so as to improve the disturbance-resisting performance of the system. Compared with conventional proportional-derivative virtual inertia control (PDVIC), this method, which is of better adaptability and robustness, can not only improve the property of the D-PMSG responding to the system frequency but also reduce the influence of wind speed disturbance. The simulation and experiment results have verified the effectiveness and feasibility of the VIC based on the ADRC.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.59
no.2
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pp.145-154
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2023
In this study, to control the heading angle of a ship, which is constantly subjected to various internal and external disturbances during the voyage, an LADRC (linear active disturbance rejection control) design that focuses more on improving the disturbance removal performance was proposed. The speed rate of change of the ship's heading angle due to the turn of the rudder angle was selected as a significant factor, and the nonlinear model of the ship's maneuvering equation, including the steering gear, was treated as a total disturbance. It is the similar process with an LADRC design for the first-order transfer function model. At this time, the gains of the controller included in LADRC and the gains of the extended state observer were tuned to RCGAs (real-coded genetic algorithms) to minimize the integral time-weighted absolute error as an evaluation function. The simulation was performed by applying the proposed GA-LADRC controller to the heading angle control of the Mariner class vessel. In particular, it was confirmed that the proposed controller satisfactorily maintains and follows the set course even when the disturbances such as nonlinearity, modelling error, uncertainty and noise of the measurement sensor are considered.
An industrial control process multiple-input multiple-output (MIMO) coupled system is analyzed in this study as an example of a Loss of Coolant Accident (LOCA) simulation system. Ordinary control algorithms can complete the steady state of the control system and even reduce the response time to some extent, but the entire system still consumes a large amount of energy after reaching the steady state. So a multivariable decoupled energy-saving control method is proposed, and a novel energy-saving function (economic function, Eco-Function) is specially designed based on the active disturbance rejection control algorithm. Simulations and LOCA simulation system tests show that the Eco-function algorithm can cope with the uncertainty of the multivariable system's internal parameters and external disturbances, and it can save up to 67% of energy consumption in maintaining the parameter steady state.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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