Most of studies on control of beams containing piezoelectric sensors and actuators have been based on linear quadratic regulator (LQR) with state feedback or output feedback law. The aim of this study is to develop velocity-acceleration feedback law in the optimal control of smart piezoelectric beams. A new controller which is an optimal control system with velocity-acceleration feedback is presented. In finite element modeling of the beam, the variation of mechanical displacement through the thickness is modeled by a sinus model that ensures inter-laminar continuity of shear stress at the layer interfaces as well as the boundary conditions on the upper and lower surfaces of the beam. In addition to mechanical degrees of freedom, one electric potential degree of freedom is considered for each piezoelectric element layer. The efficiency of this control strategy is evaluated by applying to an aluminum cantilever beam under different loading conditions. Numerical simulations show that this new control scheme is almost as efficient as an optimal control system with state feedback. However, inclusion of the acceleration in the control algorithm increases practical value of a system due to easier and more accurate measurement of accelerations.
In this paper the feedback linearization of the valve-controlled nonlinear hydraulic velocity control system and the Implementation of the digital state feedback controller is studied. The C.inf. nonlinear transformation to the electro-hydraulic velocity control system, which transforms nonlinear system to linear equivalent one, is obtained. It is shown that this transformation Is global one. The digital controller to this linearized model is obtained by using the one-step ahead state estimator and implemented to real plant. The proposed method In this paper is easier to implement than other proposed methods and it is possible to control in real tine. The experiment and simulation study show that the implementation of the digital state feedback controller based on the feedback linearized model is successful.
In this paper, we study design of a ILQ(Inverse Linear Quadratic optimal control) looper control system for hot strip mills. The looper which is placed between stands plays an important role in controlling strip width by regulating strip tension variation generated from the velocity difference of main work rolls. A Looper servo controller is designed by ILQ control theory which is an inverse problem of LQ(Linear Quadratic optimal control) control. The mathematical model for looper system is obtained by Taylor´s linearization of nonlinear differential equations. Then we designed linear controller for linearization model by using the ILQ control algorithm. Thereafter this controller is applied to the nonlinear model for model identification. As a result, we show the controller´s robustness for the model error, external disturbance and sensor noise.
Declutching control is applied to a hemispherical wave energy converter with direct linear electric Power-Take-Off systems oscillating in heave direction in both regular and irregular waves. The direct linear Power-Take-Off system can be simplified as a mechanical spring and damper system. Time domain model is applied to dynamics of the hemispherical wave energy converter in both regular and irregular waves. And state space model is used to replace the convolution term in time domain equation of the heave oscillation of the converter due to its inconvenience in analyzing the controlled motion of the converters. The declutching control strategy is conducted by optimal command theory based on Pontryagin's maximum principle to gain the controlled optimum sequence of Power-Take-Off forces. The results show that the wave energy converter with declutching control captures more energy than that without control and the former's amplitude and velocity is relatively larger. However, the amplification ratio of the absorbed power by declutching control is only slightly larger than 1. This may indicate that declutching control method may be inapplicable for oscillating wave energy converters with direct linear Power-Take-Off systems in real random sea state, considering the error of prediction of the wave excitation force.
Nanometer positioning control with high velocity and long stroke is discussed. A one-axis stage mechanism driven by an AC linear motor and guided by a rolling ball guide has been constructed. Coarse and fine position controls are designed by using nonlinear dynamics of the rolling guide. Switching from coarse positioning to fine positioning is studied.
Proceedings of the Korean Society of Computational and Applied Mathematics Conference
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2003.09a
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pp.6-6
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2003
In this work we consider the mathematical formulation and numerical resolution of the linear feedback control problem for Boussinesq equations. The controlled Boussinesq equations is given by $$\frac{{\partial}u}{{\partial}t}-{\nu}{\Delta}u+(u{\cdot}{\nabla}u+{\nabla}p={\beta}{\theta}g+f+F\;\;in\;(0,\;T){\times}\;{\Omega}$$, $${\nabla}{\cdot}u=0\;\;in\;(0,\;T){\times}{\Omega}$$, $$u|_{{\partial}{\Omega}=0,\;u(0,x)=\;u_0(x)$$$$\frac{{\partial}{\theta}}{{\partial}t}-k{\Delta}{\theta}+(u{\cdot}){\theta}={\tau}+T,\;\;in(0,\;T){\times}{\Omega}$$$${\theta}|_{{\partial}{\Omega}=0,\;\;{\theta}(0,X)={\theta}_0(X)$$, where $\Omega$ is a bounded open set in $R^{n}$, n=2 or 3 with a $C^{\infty}$ boundary ${\partial}{\Omega}$. The control is achieved by means of a linear feedback law relating the body forces to the velocity and temperature field, i.e., $$f=-{\gamma}_1(u-U),\;\;{\tau}=-{\gamma}_2({\theta}-{\Theta}}$$ where (U,$\Theta$) are target velocity and temperature. We show that the unsteady solutions to Boussinesq equations are stabilizable by internal controllers with exponential decaying property. In order to compute (approximations to) solution, semi discrete-in-time and full space-time discrete approximations are also studied. We prove that the difference between the solution of the discrete problem and the target solution decay to zero exponentially for sufficiently small time step.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.20
no.3
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pp.58-66
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2012
This paper describes a design and a verification of linear state observers for a motorized seat belt system to estimate state information such as angular velocity and load torque. The motorized seat belt system provides functions to protect passengers and improve passenger's convenience. To realize these functions, sensors which can measure an angular velocity and load torque are needed. By use of the linear state observer, state information can be estimated without sensors. The motorized seat belt system is analysed and represented as a state space model which contains load torque as an augmented state. By the developed state space model, a full and reduced order observer are designed and verified by experiments. The full and reduced order observer are also compared from points of view of execution time and noise robustness.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.20
no.5
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pp.99-107
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2003
In a winding process, important control specifications include regulation of web tension and velocity. In this research, an adaptive controller has been developed for controlling web tension and velocity in winding processes. For the controller design, the linear quadratic regulator theory has been adopted and a gain-scheduling scheme has been incorporated. A prototype winding system has been constructed, and the controller has been implemented in a real-time PC-based environment. The performance of the closed loop system has been evaluated via simulation and experiments, and it was observed that both the web tension and velocity could be regulated within a small tolerance.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.13
no.1
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pp.1-8
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2009
In order to evaluate the effect of shear wave velocity of a seismic control point on site response analysis, one-dimensional equivalent linear site response analysis were performed on the model soil profile based on the results of a detailed site investigation of sedimentary layers at Incheon and Busan. The results of the analysis show that an increase of shear wave velocity on the seismic control point (base rock) results in an increase of acceleration in the soil layers. This was mainly due to an unclear definition of the seismic control point. For this reason, the Korean Seismic Design Standard requires a specific definition of the seismic control point, including spatial conditions and soil properties, similar to the MCE (Maximum Considered Earthquake) in FEMA 369.
The present paper deals with the optimum performance of the passive hybrid control system for the benchmark highway bridge under the six earthquakes ground motion. The investigation is carried out on a simplified finite element model of the 91/5 highway overcrossing located in Southern California. A viscous fluid damper (known as VFD) or non-linear fluid viscous spring damper has been used as a passive supplement device associated with polynomial friction pendulum isolator (known as PFPI) to form a passive hybrid control system. A parametric study is considered to find out the optimum parameters of the PFPI system for the optimal response of the bridge. The effect of the velocity exponent of the VFD and non-linear FV spring damper on the response of the bridge is carried out by considering different values of velocity exponent. Further, the influences of damping coefficient and vibration period of the dampers are also examined on the response of the bridge. To study the effectiveness of the passive hybrid system on the response of the isolated bridge, it is compared with the corresponding PFPI isolated bridges. The investigation showed that passive supplement damper such as VFD or non-linear FV spring damper associated with PFPI system is significantly reducing the seismic response of the benchmark highway bridge. Further, it is also observed that non-linear FV spring damper hybrid system is a more promising strategy in reducing the response of the bridge compared to the VFD associated hybrid system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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