본 논문에서는 다변수 제어시스템 설계시 효과적인 제어를 어렵게 만드는 요인 중의 하나인 입력과 출력의 결합문제를 해결하기 위해서 각 채널의 출력변수는 대응되는 입력 신호에 의해서만 독립적으로 조정되도록 하는 비결합 제어기를 설계하였다. 설계된 제어기는 비결합 조건뿐만 아니라 제어계의 강인성을 동시에 고려할 수 있는 특성을 2자유도 구조에 적용하였다. 또한 제어기를 구하는 경우 계산을 용이하게 하기 위해서 플랜트를 표준모델로 확장시킨 후 전달행렬을 이용하여 상태공간계수로 표현하였다. 이 경우 비결합제어기의 자유매개변수를 구하는데 있어서 지능형탐색방법의 일종인 유전알고리즘을 적용하였다. 일반적으로 유전알고리즘을 특정한 문제에 적용할 경우 그 문제가 가지고 있는 최적화 특징을 잘 파악하여 이것을 이용하는 것이 유전알고리즘 적용시 성공여부를 결정하는 중요한 요인이 된다. 따라서 본 논문에서는 유전알고리즘을 이용하여 고정 차수의 정방 비결합제어기의 $H_{\infty}$설계시 효율적인 방법을 제시하였다.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제5권4호
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pp.471-478
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2007
In this paper, an optimal Wiener-Hopf decoupling controller formula is obtained which is expressed in terms of rational matrices, thereby readily allowing the use of state-space algorithms. To this end, the characterization formula for the class of all realizable decoupling controller is formulated in terms of rational functions. The class of all stabilizing and decoupling controllers is parametrized via the free diagonal matrices and the optimal decoupling controller is determined from these free matrices.
Necessary and sufficient conditions for the existence of diagonal, block-diagonal, and triangular decoupling controllers in linear multivariable systems for the most general setting are presented. The plant model in this study is sufficiently general to accommodate non-square plant and non-unity feedback cases with one-degree-of-freedom (1DOF) or two-degree-of-freedom (2DOF) controller configuration. The existence condition is described in terms of rank conditions on the coefficient matrices in partial fraction expansions.
In this contribution, the control of multivariable reverse osmosis (RO) desalination plant using proportional-integral-derivative (PID) controllers is presented. First, feed-forward compensators are designed using simplified decoupling method and then the PID controllers are tuned for flux (flow-rate) and conductivity (salinity). The tuning of PID controllers is accomplished by minimization of the integral of squared error (ISE). The ISEs are minimized using a recently proposed algorithm named as teacher-learner-based-optimization (TLBO). TLBO algorithm is used due to being simple and being free from algorithm-specific parameters. A comparative analysis is carried out to prove the supremacy of TLBO algorithm over other state-of-art algorithms like particle swarm optimization (PSO), artificial bee colony (ABC) and differential evolution (DE). The simulation results and comparisons show that the purposed method performs better in terms of performance and can successfully be applied for tuning of PID controllers for RO desalination plants.
This paper presents an LMI(Linear Matrix Inequalities) method for designing the optimal decoupling controller. The proposed controller based on the Two-Degree-of-Freedom configuration considers both the performance of controller and decoupling properties. The decoupling controller parameters are obtained from LMI method for computational efficiency.
Mannan, Mohammad Abdul;Murata, Toshiaki;Tamura, Junji
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제1권4호
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pp.405-411
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2012
This paper deals with direct torque control of an induction motor (IM) with constant switching frequency. The desired torque is obtained from the speed controller which is designed using the IP controller. Decoupling control of torque and flux is developed based on the energy model of IM using the IP controller strategies. The desired d-axis and q-axis stator voltage components are obtained from the designed controller, which decouples torque and flux. The constant switching frequency can be applied using space-vector pulse width modulation, since the desired stator voltage can be known from the decoupling torque and flux controllers. In order to achieve stable operation of the proposed IP controllers, the gains of the controllers are chosen by setting the poles in negative (left) half of s-plane and by choosing the rising time for the response of the step function. The proposed controller was verified in simulations using Matlab/Simulink and results have proven excellent performance. It was found that the proposed IP controllers can provide excellent performance to track the desired torque and speed and to reject the disturbance of load.
In this paper, $H_{2}$ designs for the one-degree-of-freedom decoupling control systems are treated for the generalized plant. The optimal $H_{2}$ controller is obtained together with the ones that yield finite $H_{2}$ cost functions under compact assumptions. It is shown that the optimal closed transfer matrix is strictly proper under the reasonable order assumptions on the generalized plant.
Park, Tae-Dong;Choi, Goon-Ho;Cho, Yong-Seok;Park, Ki-Heon
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제6권6호
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pp.874-882
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2011
The decoupling design for the one-degree-of-freedom controller system is treated within the $H_{\infty}$ framework. In the present study, we demonstrate that the $H_{\infty}$ performance problem in the decoupling design is reduced into interpolation problems on scalar functions. To guarantee the properness of decoupling controllers and the overall transfer matrix, the relative degree conditions on the interpolating scalar functions are derived. To find the interpolating functions with relative degree constraints, Nevanlinna-Pick algorithm with starting function constraint is utilized in the present study. An illustrative example is given to provide details regarding the solution.
Real and reactive power flows on a transmission line interact inherently. This situation degrades power flow controller performance when independent real and reactive power flow regulation is required. In this study, a quasi multi-pulse interline power flow controller (IPFC), consisting of eight six-pulse voltage source converters (VSC) switched at the fundamental frequency is proposed to control real and reactive power flows dynamically on a transmission line in response to a sequence of set-point changes formed by unit-step reference values. It is shown that the proposed hybrid fuzzy-PI commanded IPFC shows better decoupling performance than the parameter optimized PI controllers with analytically calculated feed-forward gains for decoupling. Comparative simulation studies are carried out on a 4-machine 4-bus test power system through a number of case studies. While only the fuzzy inference of the proposed control scheme has been modeled in MATLAB, the power system, converter power circuit, control and calculation blocks have been simulated in PSCAD/EMTDC by interfacing these two packages on-line.
In this paper, the decoupling H(sub)$\infty$ controller which minimizes the maximum energy in the output signal is designed to reduce the coupling properties between the input/output variables which make it difficult to control a system efficiently. The state-space formulas corresponding to the existing transfer matrix formulas of the controller are derived for computational efficiency. And for a given decoupling $H_{\infty}$ problem, an efficient method are sought to find the controller coefficients through the LMI(Linear Matrix Inequalities) method by which the problem is formulated into a convex optimization problem.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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