This paper presents a disturbance observer-based robust backstepping load-following control (DO-RBLFC) scheme for modular high-temperature gas-cooled reactors (MHTGRs) in the presence of actuator saturation and disturbances. Based on reactor kinetics and temperature reactivity feedback, the mathematical model of the MHTGR is first established. After that, a DO is constructed to estimate the unknown compound disturbances including model uncertainties, external disturbances, and unmeasured states. Besides, the actuator saturation is compensated by employing an auxiliary function in this paper. With the help of the DO, a robust load-following controller is developed via the backstepping technique to improve the load-following performance of the MHTGR subject to disturbances. At last, simulation and comparison results verify that the proposed DO-RBLFC scheme offers higher load-following accuracy, better disturbances rejection capability, and lower control rod speed than a PID controller, a conventional backstepping controller, and a disturbance observer-based adaptive sliding mode controller.
A controller is proposed for the robust adaptive backstepping control of a class of uncertain nonlinear systems using nonlinear disturbance observer (NDO). The NDO is applied to estimate the time-varying lumped disturbance in each step, but a disturbance observer error does not converge to zero since the derivative of lumped disturbance is not zero. Then the fuzzy neural network (FNN) is presented to estimate the disturbance observer error such that the outputs of the system are proved to converge to a small neighborhood of the desired trajectory. The proposed control scheme guarantees that all the signals in the closed-loop are semiglobally uniformly ultimately bounded on the basis of the Lyapunov theorem. Simulation results are presented to illustrate the effectiveness and the applicability of the approaches proposed.
In this paper, a robust adaptive backstepping controller will be proposed for the speed control of permanent magnet synchronous motors in using electrical vehicles. Stator resistance, damping coefficient, load torque are considered as uncertainties and noise generated at applying load torque to motor is also considered. It shows that the backstepping algorithm can be used to solve the problems of nonlinear system very well and robust controller can be designed without the variation of adaptive law. Simulation results are provided to demonstrate the effectiveness of the Proposed controller.
2-Axis Pan and Tilt Motion Platform, a complex multivariate non-linear system, may incur any disturbance, thus requiring system controller with robustness against various disturbances. In this study, we designed an adaptive backstepping compensated controller by estimating the disturbance and error using the Radial Basis Function Neural Network (RBF NN). In this process, Uniformly Ultimately Bounded (UUB) was demonstrated via Lyapunov and stability was confirmed. By generating progressive disturbance to the irregular frequency and amplitude changes, it was verified for various environmental disturbances. In addition, by setting the RBF NN input vector to the minimum, the estimated disturbance compensation process was analyzed. Only two input vectors facilitated compensatory function of RBF NN via estimating the modeling and control error values as well as irregular disturbance; the application of the process resulted in improved backstepping controller performance that was confirmed through simulation.
Nowadays, electro hydrostatic actuator (EHA) has shown great advantages over the conventional hydraulic actuators with valve control system. This paper presents a position control for an EHA using a modified back stepping controller. The controller is designed by combining a backstepping technique and adaptation laws via special Lyapunov functions. The control signal consists of an adaptive control signal to compensate for the nonlinearities and a simple robust structure to deal with a bounded disturbance. Experiments are carried out to investigate the effectiveness of the proposed controller.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제2권3호
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pp.374-383
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2004
This paper presents a neural network adaptive controller for autonomous diving control of an autonomous underwater vehicle (AUV) using adaptive backstepping method. In general, the dynamics of underwater robotics vehicles (URVs) are highly nonlinear and the hydrodynamic coefficients of vehicles are difficult to be accurately determined a priori because of variations of these coefficients with different operating conditions. In this paper, the smooth unknown dynamics of a vehicle is approximated by a neural network, and the remaining unstructured uncertainties, such as disturbances and unmodeled dynamics, are assumed to be unbounded, although they still satisfy certain growth conditions characterized by 'bounding functions' composed of known functions multiplied by unknown constants. Under certain relaxed assumptions pertaining to the control gain functions, the proposed control scheme can guarantee that all the signals in the closed-loop system satisfy to be uniformly ultimately bounded (UUB). Simulation studies are included to illustrate the effectiveness of the proposed control scheme, and some practical features of the control laws are also discussed.
We study the adaptive stabilization of the Van der Pol equation. A parameter update law is designed by the immersion and invariance method, and is used in conjunction with both the feedback linearization and backstepping control laws. Simulation results show that the responses obtained in the adaptive case are very similar to the known parameter case, and the parameter estimator converges to the true value.
In this paper, we propose a direct robust adaptive backstepping speed controller for induction motors system. A robust adaptive backstepping controller is designed using high order neural networks(HONN), which avoids the singularity problem in adaptive nonlinear control. The stability of the resulting adaptive system with proposed adaptive controller is guaranteed by suitable choosing the design parameter and initial conditions. HONN are used to approximate most of uncertainties which are derived from unknown motor parameters, load torque disturbances and unknown nonlinearities. The applicability of the proposed scheme is tested simulation.
Dehkordi, Behzad Mirzaeian;Payam, Amir Farrokh;Hashemnia, Mohammad Naser;Sul, Seung-Ki
Journal of Power Electronics
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제9권3호
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pp.343-353
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2009
In this paper, a nonlinear controller is proposed for Doubly-Fed Induction Machine (DFIM) drives. The nonlinear controller is designed based on an adaptive backstepping control technique, using a fifth order model of an induction machine in the synchronous d & q axis rotating reference frame, whose d axis coincides with the space voltage vector of the main AC supply, and using the rotor current and stator flux components as state variables. The nonlinear controller can perfectly track the torque reference signal measured in the stator terminals under the condition of unity power factor regulation, in spite of the stator and rotor resistance variations. In order to make the drive system capable of operating in the motoring and generating modes below and above the synchronous speed, two level Space-Vector PWM (SV-PWM) back-to-back voltage source inverters are employed in the rotor circuit. It is confirmed through computer simulation results that the proposed control approach is effective and valid.
In this paper, a dynamic control scheme is proposed which not only compensates for the lateral dynamics and longitudinal dynamics but also deal with the yaw motion dynamics. Using the dynamic control technique, adaptive and learning algorithm together, the proposed controller is not only robust to disturbance and parameter uncertainties but also can learn the inverse dynamics model in steady state. Based on the proposed dynamic control scheme, a dynamic vehicle simulator is contructed to design and test various control techniques for 4-wheel steering vehicles.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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