This paper investigates an improved stator flux linkage observer for sensorless permanent magnet synchronous motor (PMSM) drives using a voltage-based flux linkage model and an adaptive sliding mode variable structure. We propose a new observer design that employs an improved sliding mode reaching law to achieve better estimation accuracy. The design includes two models and two adaptive estimating laws, and we illustrate that the design is stable using the Popov hyper-stability theory. Simulation and experimental results demonstrate that the proposed estimator accurately calculates the speed, the stator flux linkage, and the resistance while overcoming the shortcomings of traditional estimators.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.55
no.2
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pp.98-106
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2006
This paper proposes to position and speed control of interior Permanent magnet synchronous motor(IPMSM) drive without mechanical sensor. Also, this paper develops a adaptive fuzzy controller based fuzzy logic control for high performance of PMSM drives. In the proposed system, fuzzy control is used to implement the direct controller as well as the adaptation mechanism. A Gopinath observer is used for the mechanical state estimation of the motor. The observer was developed based on nonlinear model of IPMSM, that employs a d-q rotating reference frame attached to the rotor. A Gopinath observer is implemented to compute the speed and position feedback signal. The validity of the proposed scheme is confirmed by various response characteristics.
In this paper, we propose a fault-tolerant control system for the position control and vibration suppression of a flexible arm robot. The proposed control system has a strain gauge sensor signal observer based on a reaction force observer and detects a fault by monitoring an estimated error. In order to improve the estimation accuracy, the plant parameters included in the sensor signal observer are updated by using the strain gauge sensor signal in normal time through the adaptive law. After fault detection, the proposed control system exchanges the faulty sensor signal for the estimated one and switches to a fault mode controller so as to maintain the stability and the control performance. We confirmed the effectiveness of the proposed control system through several experiments.
This paper presents sensorless vector control of induction motor drives with an improved model reference adaptive system observer for rotor speed estimation and parameters identification from measured stator currents, stator voltages and estimated rotor fluxes. The aim of the proposed sensorless control method is to compensate simultaneously stator resistance and rotor time constant variations which are subject of large changes during operation. PI controllers have been used in the model reference adaptive system adaptation mechanism and in the closed loops of speed and currents regulation. The stability of the proposed observer is proved by the Lyapunov's theorem and its feasibility is verified by experimentation. The experimental results are obtained with an 1 kW induction motor using Matlab/Simulink and a dSPACE system with DS1104 controller board showing the effectiveness of the proposed approach in terms of dynamic performance.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.9
no.2
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pp.76-82
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2009
A Heating, Ventilating and Air Conditioning (HVAC) system is a nonlinear multi-input multi-output (MIMO) system. This system is very difficult to control the temperature and the humidity ratio of a thermal space because of complex nonlinear characteristics. This paper proposes an adaptive fuzzy output feedback control based on observer for the nonlinear HVAC system. The nonlinear HVAC system is linearized through dynamic extension. State observers are designed for estimating state variables of the HVAC system. Fuzzy systems are employed to approximate uncertain nonlinear functions of the HVAC system with unavailable state variables. The obtained controller compares with an adaptive feedback controller. Simulation is given to demonstrate the effectiveness of our proposed adaptive fuzzy method.
Kim, Hyung-Joong;Hwang, Young-Ho;Kim, Eung-Seok;Yang, Hai-Won
Proceedings of the KIEE Conference
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2003.07d
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pp.2190-2192
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2003
In this paper, a state observer based direct adaptive fuzzy controller for unknown nonlinear dynamical system is presented. The adaptive parameters of the direct adaptive fuzzy controller can be tuned by using a projection algorithm on-line based on the Lyapunov synthesis approach. A maximum control is used to guarantee the robustness of system. A stability analysis of the overall adaptive scheme is discussed based on the sense of Lyapunov. The inverted pendulum simulation example shows that proposed control algorithm can be used for the tracking problem of nonlinear system.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.4
no.4
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pp.414-427
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2006
This paper presents an adaptive feedback linearization control scheme for induction motors with simultaneous variation of rotor and stator resistances. Two typical modeling techniques, rotor flux model and stator flux model, have been developed and successfully applied to the controller design and adaptive observer design, respectively. By using stator fluxes as states, over-parametrization in adaptive control can be prevented and control strategy can be developed without the need of nonlinear transformation. It also decrease the relative degree for the flux modulus by one, thereby, yielding, a simple control algorithm. However, when this method is used for flux observer, it cannot guarantee the convergence of flux. Similarly, the rotor flux model may be appropriate for observers, but it is not so for adaptive controllers. In addition, if these two existing methods are merged into overall adaptive control system, it brings about structural complexies. In this paper, we did not use these two modeling methods, and opted for the airgap flux model which takes on only the positive aspects of the existing rotor flux model and stator flux model and prevents structural complexity from occuring. Through theoretical analysis by using Lyapunov's direct method, simulations, and actual experiments, it is shown that stator and rotor resistances converge to their actual values, flux is well estimated, and torque and flux are controlled independently with the measurements of rotor speed, stator currents, and stator voltages. These results were achieved under the persistent excitation condition, which is shown to hold in the simulation.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.13
no.5
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pp.452-461
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2007
Adaptive anti-sway and trajectory tracking control of overhead crane is presented, which utilizes Fuzzy Uncertainty Observer(FUO) and Fuzzy based Variable Structure Control(FVSC). We consider an overhead crane system which can be decoupled into the actuated and unactuated subsystems with its own lumped uncertainty such as parameter uncertainties and external disturbance. First, a new method for anti-sway control using FVSC is proposed to improve the conventional method based on Lyapunov direct method, while a conventional trajectory tracking control law using feedback linearization is directly adopted. Second, FUO is designed to estimate one of the two lumped uncertainties which can compensate both of them, based on the fact that two lumped uncertainties are coupled with each other. Then, an adaptive anti-sway control is proposed by incorporating the proposed FVSC and FUO. Under the condition that the observation error is Uniformly Ultimately Bounded(UUB) within an arbitrarily shrinkable region, the overall closed-loop system is shown to be Globally Uniformly Ultimately Bounded(GUUB). In addition, the Global Asymptotic Stability(GAS) of it is shown under the vanishing disturbance assumption. Finally, the effectiveness of the proposed scheme has been confirmed by numerical simulations.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.9
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pp.822-826
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2013
In this paper, we propose an AFDO (Adaptive Fault Diagnosis Observer) and a fault tolerant controller for a class of nonlinear continuous-time system under the nonlinear abrupt actuator faults. Together with its estimation laws, the AFDO which estimates that the actuator faults is designed by using the Lyapunov analysis. Then, based on the designed AFDO, an adaptive sliding mode controller is proposed as the fault tolerant controller. Using Lyapunov stability analysis, we also prove the uniform boundedness of the state, the output and the fault estimation errors, and the asymptotic stability of the tracking error under the nonlinear time-varying faults. Finally, we illustrate the effectiveness of the proposed diagnosis method and the control scheme thorough computer simulations.
This paper presents a new speed and position sensorless control method of permanent magnet synchronous motors based on the sliding mode observer. The sliding mode observer structure and its design method are discussed. Also, Lyapunov functions ar chosen for determining the adaptive law for the speed and the stator resistance estimator. The effectiveness of the proposed observer is confirmed by the computer simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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