In this paper, we propose a robust control technique against parameter uncertainties as well as external disturbances. It is robust control scheme using discrete-time state space disturbance observer. It does not require disturbance modeling, plant inverse modeling and/or Q filter. In frequency domain, its performance is evaluated in terms of sensitivity and complementary sensitivity as well as gain and phase margin. Finally we discuss design criterion of state space disturbance observer considering its performance in frequency domain.
원점이나 원점 근방에 있는 극을 포함하고 있는 시간지연시스템에 대하여 스미스 예측제어기를 적용할 경우 외란에 의한 정상상태 오차가 발생한다. 또한 모델링 오차가 존재할 경우에도 외란에 의한 오차 발생으로 인하여 제어기 구성이 어렵게 된다. 이에, 본 논문에서는 이러한 시스템들에 대한 외란의 영향을 제거하기 위한 새로운 제어기를 구성하였다. 외란을 측정할 수 있는 외란관측자를 제안하였으며, 관측된 외란을 이용하여 외란의 효과를 소거할 수 있는 제어기를 구성하였다. 그 결과, 외란 및 모델링 오차의 영향을 제거할 수 있는 새로운 제어기를 설계할 수 있었다. 구성된 제어기를 발전소 과열기 및 증기압 제어에 적용하여 제안한 시스템의 효용성을 입증하였다.
반작용휠의 경우 위성 탑재체에 영향을 미치는 가장 큰 고주파수 교란 중 하나로 평가되고 있다. 위성의 높은 지향-안정성 보장과 영상품질 향상을 위해서 이러한 진동원들에 대한 진동저감장치의 적용이 요구되고 있다. 따라서 효과적 진동저감장치 개발을 위해서는 반작용휠의 정확한 휠/교란 모델링이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 반작용휠 구조모델과 교란에 대한 모델링 기법에 대해서 기술하였다. 해석적 휠 및 교란모델을 이용하여 플라이휠의 구동에 의해 발생하는 교란력을 계산하였다. 휠의 교란력에 대한 주파수 특성을 이용하여 휠/교란 모델 변수들의 추정기법을 제시하였으며, 모델링 기법의 정확성을 해석적으로 검증하였다. 또한, 다양한 교란력 계수 추정법을 비교하여 본 연구에서 제시한 휠 및 교란 모델링 기법의 필요성을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제시한 휠 및 교란 모델링 기법은 휠 진동저감 장치의 개발에 유용한 모델로 활용될 것으로 판단된다.
When modeling error is large of plant is time-varying, it is hard to obtain good robust performance and robust stability by conventional contorl methods. Here, we need to design a robust controller bearing modeling error. In this paper, based on recently developed Time Delay Control(TDC) and Disturbance Observer the output feedback Robust Disturbance Observer(RDO), which is easily combined with general linear control, is proposed. Proposed RDO is derived from extending the main idea of Disturbance Observer to multi-input multi-output linear system. RDO solves robust stability problem of Disturbance Observer and has the robust performance same as nominal performance. RDO controlled dual stage positioning system shows excellent robust performance.
A digital tracking controller is proposed for micro electrostatic actuator with input nonlinearity, where disturbance observer is utilized in cooperation with inverse function. Generally the disturbance observer is announced to be robust to modeling uncertainty, and external disturbance. But, when the nonlinearity exists in the systems, the disturbance observer may not directly be applied to that system, because the nonlinearity may destabilize the overall system. Therefore, first, we linearize the nonlinear input characteristics of micro electrostatic actuator by the use of inverse function. Secondly, we apply disturbance observer to approximately linearized system for eliminating the residuals of nonlinearity and the modeling uncertainty. Then, we get the good properties of the disturbance rejection as well as the robustness due to the own nature of disturbance observer. In this case, we propose a sufficient condition for the robust stability of overall systems. Furthermore, we discuss the problem that may be exposed when disturbance observer is applied to the internally stable system with saturation, and analyze two methods to overcome input saturation problem in the sense of internal stability. Simulations have been carried out to show the effectiveness of the proposed controller.
CMG의 발생 토크는 김블의 각속도에 비례하고 위성의 자세제어에 직접적인 영향을 미치기 때문에 김블의 토크 리플 저감이 필요하다. 본 논문에서는 토크 리플의 발생 원인을 베어링에 의한 마찰 불균형, 모터의 자기장과 상전류 불균형으로 가정하여 이를 수학적으로 모델링한다. 김블의 정속 구동 데이터를 통해 모델링의 파라미터를 추정하고 이를 이용하여 피드포워드 제어로 적용할 경우 영향성을 분석한다. 시뮬레이션을 통해 토크 리플과 각속도 변동이 저감되는 것을 확인하여 외란 모델링을 이용한 외란 저감 기법을 제시한다.
This paper presents the problem of controlling asynchronous sequential machines in the presence of input disturbances, which may be also regarded as an adversary in a game theoretic setting. The main objective is to develope a new methodology for including unpredictable behavior of input disturbance into models of asynchronous machines. The input disturbance, representing uncontrollable noise input, is embedded into a new model of asynchronous machines in form of input/state finite state machines. It is shown that the proposed modeling preserves the fundamental model and well-pose of asynchronous machines. The reachability matrix, an important performance index of asynchronous machines, is also adapted according to input disturbance and will be used for constructing corrective controllers in the companion paper.
This paper presents the system modeling, analysis, and controller design and implementation for a rotational inverted pendulum system(RIPS), which is an under-actuated system and has the problem of unattainable angular velocity state. A sliding mode controller using the parameterization of both the hyperplane and the compensator fur output feedback is applied to the RIPS. Also, to improve the performance of the control system, a disturbance observer which estimates the disturbance, parameter variation, and some modeling errors of RIPS with less computational effort is used together. The results of simulation and experiment show that the proposed control system has superior performance for disturbance rejection and regulation at certain initial conditions.
This paper presents a system modeling, controller design and implementation for a rotational inverted pendulum system (RIPS), which is an under-actuated system and has the problem of unattainable velocity state. Two control strategies are applied to the RIPS. One is a sliding mode control method using the parameterization of both the hyperplane and the compensator for output feedback. The other is the disturbance observer which estimates disturbance and some modeling errors of RIPS with less computational effort. Some simulations and various kinds of experiments are performed in order to verify that the proposed controller has the ability to control RIPS whose velocity is assumed to be unavailable. The results of the simulations and experiments show that the proposed control system has superior performance for disturbance rejection and regulation at certain initial conditions as well as the robustness to model uncertainties.
This paper presents a method for designing a robust controller that alleviates disturbance effects and compensates performance degradation owing to the time-delay. Disturbance observer(DOB) approach as a tool of robust control has been widely employed in industry. However, since the Pade approximation of time-delay makes the plant non-minimum phase, the classical DOB cannot be applied directly to the system with time-delay. By using a new DOB structure for non-minimum phase systems together with the Smith Predictor, we propose a new controller for reducing the both effects of disturbance and time-delay. Moreover, the closed-loop system can be made robust against uncertain time-delay with the help of a Pill controller tuning method that is based on a second-order plus dead time modeling technique.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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