In this study, a hierarchical switching control scheme based on robust control theory is proposed for tracking control of vehicle longitudinal acceleration in the presence of large uncertainties. A model set consisting of four multiplicative-uncertainty models is set up, and its corresponding controller set is designed by the LMI approach, which can ensures the robust performance of the closed loop system under arbitray switching. Based on the model set and the controller set, a switching index function by estimating the system gain of the uncertainties between the plant and the nominal model is designed to determine when and which controller should be switched into the closed loop. After theoretical analyses, experiments have also been carried out to validate the proposed control algorithm. The results show that the control system has good performance of robust stability and tracking ability in the presence of large uncertainties. The response time is smaller than 1.5s and the max tracking error is about $0.05\;m/S^2$ with the step input.
Kim, Seok-Kyoon;Lee, Young Il;Song, Hwachang;Kim, Jung-Su
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.4
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pp.299-305
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2013
The complexity and severe nonlinearity of multi-machine power systems make it difficult to design a control input for voltage regulation using modern control theory. This paper presents a model-based PID control scheme for the regulation of the bus voltage to a desired value. To this end, a fourth-order linear system is constructed using input and output data obtained using the TSAT (Transient Security Assessment Tool); the input is assumed to be applied to the grid through the STATCOM (STATic synchronous COMpensator) and the output from the grid is a bus voltage. On the basis of the model, it is identified as to which open-loop poles of the system make the response to a step input oscillatory. To reduce this oscillatory response effectively, a model-based PID control is designed in such a way that the oscillatory poles are no longer problematic in the closed loop. Simulation results show that the proposed PID control dampens the response effectively.
Oveisi, Atta;Sukhairi, T. Arriessa;Nestorovic, Tamara
Structural Engineering and Mechanics
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v.67
no.6
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pp.643-658
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2018
In this paper, we introduce a new framework for running the finite element (FE) packages inside an online Loop together with MATLAB. Contrary to the Hardware-in-the-Loop techniques (HiL), in the proposed Software-in-the-Loop framework (SiL), the FE package represents a simulation platform replicating the real system which can be out of access due to several strategic reasons, e.g., costs and accessibility. Practically, SiL for sophisticated structural design and multi-physical simulations provides a platform for preliminary tests before prototyping and mass production. This feature may reduce the new product's costs significantly and may add several flexibilities in implementing different instruments with the goal of shortlisting the most cost-effective ones before moving to real-time experiments for the civil and mechanical systems. The proposed SiL interconnection is not limited to ABAQUS as long as the host FE package is capable of executing user-defined commands in FORTRAN language. The focal point of this research is on using the compiled FORTRAN subroutine as a messenger between ABAQUS/CAE kernel and MATLAB Engine. In order to show the generality of the proposed scheme, the limitations of the available SiL schemes in the literature are addressed in this paper. Additionally, all technical details for establishing the connection between FEM and MATLAB are provided for the interested reader. Finally, two numerical sub-problems are defined for offline and online post-processing, i.e., offline optimization and closed-loop system performance analysis in control theory.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.20
no.6
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pp.55-61
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2003
Control of multi-link robot arms is a challenging and difficult problem because of the highly nonlinear dynamics. Independent joint adaptive scheme is developed for control of robot manipulators based on Sugeno-type of fuzzy logic. Fuzzy logic system is used to approximate the coupling forces among the joints, coriolis force, centrifugal force, gravitational force, and frictional forces. The proposed scheme does not require an accurate manipulator dynamic, and it is proved that closed-loop system is asymptotic stable despite the gross robot parameter variations. Numerical simulations for three-axis PUMA robot are included to show the effectiveness of controller.
Control of multi-link robot arms is a very difficult problem because of the highly nonlinear dynamics. Decentralized control scheme is developed for control of robot manipulators based on RBF(Radial Basis Function) Neural Networks. RBF Neural Networks is used to approximate the coupling forces among the joints, coriolis force, centrifugal force, gravitational force, and frictional force. The compensation controller is also proposed to estimate the bound of approximation error so that the chattering effect of the control effort can be reduced. The proposed scheme does not require an accurate manipulator dynamic, and it is proved that closed-loop system is asymptotic stable despite the gross robot parameter variations. Numerical simulations for two-link robot manipulator are included to show the effectiveness of controller.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.18
no.9
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pp.71-81
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2001
This paper analyzes the effectiveness of minimizing vibration and sound transmission on/through a thin rectangular plate by both feedback control and hybrid control which combines adaptive feedforward control with a feedback loop. An experimental system identification technique using the matrix-fractional curve-fitting of the frequency response data is introduced for complex shaped structures. This identification technique reduces the model order o the MIMO(Multi-Input Multi-Output) system which simplifies the practical implementation. The adaptive feedforward control uses a Multiple filtered-x LMS(Least Mean Square) algorithm and the feedback control uses a multivariable digital LQG(Linear Quadratic Gaussian) algorithm. Experimental results show that an effective reduction of sound transmission is achieved by the hybrid control scheme when both vibration and noise measurement signals are incorporated in the controller.
The control scheme using fuzzy modeling and Parallel Distributed Compensation (PDC) concept is proposed to provide asymptotic tracking of a reference signal for the flexible joint manipulators with uncertain parameters. From Lyapunov stability analysis and simulation results, the developed control law and adaptive law guarantee the boundedness of all signals in the closed-loop multi-input/multi-output system. In addition, the plant state tracks the state of the reference model asymptotically with time for any bounded reference input signal.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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v.1
no.1
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pp.99-103
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2012
This paper presents a new switch-control approach for multiphase interleaved converters. Development of the proposed technique is based on control-signal generation for multi-unit synchronization. Current sharing among the switching cells and voltage regulation are achieved by means of a multi-loop control scheme regardless of changes in input voltage and load. System stability is ensured by single-pole compensation. This proposed technique is straightforward, reliable and inexpensive, and can be applied to any higher number of cells without difficulty.
The implementation of a robust $H_{\infty}$ Control, which is numerically efficient for uncertain nonlinear dynamics, on longitudinal and lateral autopilots is realised for a quarter scale Piper J3-Cub model accepted as an unmanned aerial vehicle (UAV) under the condition of sensor noise and disturbance effects. The stability and control coefficients of the UAV are evaluated through XFLR5 software, which utilises a vortex lattice method at a predefined flight condition. After that, the longitudinal trim point is computed, and the linearization process is performed at this trim point. The "${\mu}$-Synthesis"-based robust $H_{\infty}$ control algorithm for roll, pitch and yaw displacement autopilots are developed for both longitudinal and lateral linearised nonlinear dynamics. Controller performances, closed-loop frequency responses, nominal and perturbed system responses are obtained under the conditions of disturbance and sensor noise. The simulation results indicate that the proposed control scheme achieves robust performance and guarantees stability under exogenous disturbance and measurement noise effects and model uncertainty.
We have developed an inversion algorithm for loop-loop electromagnetic (EM) data, based on the localised non-linear or extended Born approximation to the solution of the 2.5D integral equation describing an EM scattering problem. Source and receiver configuration may be horizontal co-planar (HCP) or vertical co-planar (VCP). Both multi-frequency and multi-separation data can be incorporated. Our inversion code runs on a PC platform without heavy computational load. For the sake of stable and high-resolution performance of the inversion, we implemented an algorithm determining an optimum spatially varying Lagrangian multiplier as a function of sensitivity distribution, through parameter resolution matrix and Backus-Gilbert spread function analysis. Considering that the different source-receiver orientation characteristics cause inconsistent sensitivities to the resistivity structure in simultaneous inversion of HCP and VCP data, which affects the stability and resolution of the inversion result, we adapted a weighting scheme based on the variances of misfits between the measured and calculated datasets. The accuracy of the modelling code that we have developed has been proven over the frequency, conductivity, and geometric ranges typically used in a loop-loop EM system through comparison with 2.5D finite-element modelling results. We first applied the inversion to synthetic data, from a model with resistive as well as conductive inhomogeneities embedded in a homogeneous half-space, to validate its performance. Applying the inversion to field data and comparing the result with that of dc resistivity data, we conclude that the newly developed algorithm provides a reasonable image of the subsurface.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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