In this paper a method is presented for the optimal control of a nuclear reactor at equilibrium state by use of a digital computer. Using the optimal control theory, we formulate the control problem of the reactor as a discrete-time linear regulator problem. A quadratic performance index is defined. The effects of choosing different performance index weighting matrices to the feedback gain matrix and reactor transient responses are studied for the deterministic optimal control with all state variables accessible to measurement.
This paper presents an application of LQR(Linear Quadratic Regulator) for experimental control moment gyroscope. To be specific, mathematical model is first derived based on the quaternion and Lagrange's equation, state feedback controller using LQR scheme is designed, and to show the stability of the scheme, experimental results are given.
This study deals with guidance and control laws for an optimal reentry trajectory of a vertical landing reusable launch vehicle (RLV) in the future. First, a guidance law is designed to create the reference trajectory which minimizes propellant consumption. Then, a nonlinear feedback controller based on a linear quadratic regulator is designed to make the vehicle follow the predetermined reference trajectory, The proposed method is simulated for the first stage of the H-II scale rocket.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2003.03a
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pp.259-266
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2003
This paper begins with the seismic performance evaluation of an existing building, which exhibits the need of additional damping to reduce its response. Required damping ratio is found by capacity spectrum method to satisfy a target response. It is expressed with the design parameter of active mass damper by adopting Linear Quadratic Regulator, Optimal gains are obtained and then weighting matrices are found. Finally the seismic performance by added active mass damper is demonstrated, which satisfies the target response.
This paper introduces an appropriate technique to estimate the weighting matrices used in the linear quadratic regulator (LQR) method for active structural control. For this purpose, a parameter is defined to regulate the relationship between the structural energy and control force. The optimum value of the regulating parameter, is determined for single degree of freedom (SDOF) systems under seismic excitations. In addition, the suggested technique is generalized for multiple degrees of freedom (MDOF) active control systems. Numerical examples demonstrate the robustness of the proposed method for controlled buildings under a wide range of seismic excitations.
This paper presents a model-based control scheme for a robot manipulator to track a desired trajectory as closely as possible in spite of a wide range of manipulator motions and parameter uncertainties of links and payload. The scheme has two components: a nominal control and a variational control. The nominal control, generated from direct calculation of the manipulator dynamics along a desired trajectory, drives the manipulator to a neighborhood of the trajectory. Then a discrete-time PID regulator is designed based on the linearized dynamic model and Linear Quadratic(LQ) method, which generates the variational control that regulates perturbations in the vicinity of the desired trajectory.
This paper presents active noise control method to form the near-field quiet zone for passengers in an automobile. The actuator model including interior acoustic plant, speaker and amplifier is experimentally identified in forms of auto-regressive and moving average by means of least mean square algorithm, The digital controller is composed of the regulator and Kalman filter to be designed based on LQG (linear quadratic gaussian). If the actuator model is prefiltered with digital filter to be properly designed for concentrating control performance index on the frequency band of primary noise source, LQG design approach can be effectively applied for the design of headset controller. Experimental results demonstrate that near-field quiet zone showing about 10dB noise reduction at microphone position can be formed using the headset located at passenger seat.
This paper presents and compares three feedback control strategies for active control of noise inside a 3-D vibro-acoustic cavity. These are a) control strategy based on direct output feedback (DOFB) b) control strategy based on linear quadratic regulator (LQR) to reduce structural vibrations and c) LQR control strategy with a weighting scheme based on structural-acoustic coupling coefficients. The first two strategies are indirect control strategies in which noise reduction is achieved through active vibration control (AVC), termed as AVC-DOFB and AVC-LQR respectively. The third direct strategy is based on active structural-acoustic control (ASAC). This strategy is an LQR based optimal control strategy in which the coupling between the various structural and the acoustic modes is used to design the controller. The strategy is termed as ASAC-LQR. A numerical model of a 3-D rectangular box cavity with a flexible plate (glued with piezoelectric patches) and with other five surfaces treated rigid is developed using finite element (FE) method. A single pair of collocated piezoelectric patches is used for sensing the vibrations and applying control forces on the structure. A comparison of frequency response function (FRF) of structural nodal acceleration, acoustic nodal pressure, and piezoelectric actuation voltage is carried out. It is found that the AVC-DOFB control strategy gives equal importance to all the modes. The AVC-LQR control strategy tries to consume the control effort to damp all the structural modes. It is seen that the ASAC-LQR control strategy utilizes the control effort more intelligently by adding higher damping to those structural modes that matter more for reducing the interior noise.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.5
no.6
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pp.37-46
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2001
In this research, a controller design method based on optimization is proposed that can satisfy constraints on maximum responses of building structures subject to around excitation modeled by partially stochastic process. The class of controllers to be optimized is restricted to LQR. Weighting matrix on controlled outputs is used as design variable. Objective function, constraint functions and their gradients are computed by the parameterization of control gain with Riccati matrix. Full state feedback controllers designed by proposed optimization method satisfy various design objectives and their necessary maximum control forces are computed for the production of actuator. LQG controllers composed of Kalman filter and LQR designed by proposed method perform well with little deterioration. So it is possible to design output feedback controllers satisfying constraints on various maximum responses of structures.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.5
no.2
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pp.161-169
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2007
The PLL equivalent augmented system incorporated with state feedback is proposed in this paper. The optimal value of filter time constant of loop filter in the phase-locked loop control system and the optimal state feedback gain designed by using linear quadratic regulator approach are derived. This approach allows the PLL control system to employ the large value of the phase-frequency gain $K_d$ and voltage control oscillator gain $K_o$. In designing, the structure of phase-locked loop control system will be rearranged to be a phase-locked loop equivalent augmented system by including the structure of loop filter into the process and by considering the voltage control oscillator as an additional integrator. The designed controller consisting of state feedback gain matrix K and integral gain $k_1$ is an optimal controller. The integral gain $k_1$ related to weighting matrices q and R will be an optimal value for assigning the filter time constant of loop filter. The experimental results in controlling the second-order lag pressure process using two types of loop filters show that the system response is fast without steady-state error, the output disturbance effect rejection is fast and the tracking to step changes is good.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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