A new control method for precision robust position control of a PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) using asymptotically stable adaptive load torque observer is presented in the paper. Precision position control is obtained for the PMSM system approximately linearized using the field-orientation method. Recently, many of these drive systems use the PMSM to avoid backlashes. However, the disadvantages of the motor are high cost and complex control because of nonlinear characteristics. Also, the load torque disturbance directly affects the motor shaft. The application of the load torque observer is published in [1] using fixed gain. However, the motor flux linkage is not exactly known for a load torque observer. There is the problem of uncertainty to obtain very high precision position control. Therefore, a model reference adaptive observer is considered to overcome the problem of unknown parameter and torque disturbance in this paper. The system stability analysis is carried out using Lyapunov stability theorem. As a result, asymptotically stable observer gain can be obtained without affecting the overall system response. The load disturbance detected by the asymptotically stable adaptive observer is compensated by feedforwarding the equivalent current which gives fast response. The experimental results are presented in the paper using DSP TMS320c31.
본 논문은 지연된 출력과 미지의 외란을 갖는 비선형 시스템에 대한 강인 관측기 설계방법을 제안한다. 지연된 출력의 존재에도 불구하고 관측기의 추정오차에 대한 외란의 효과를 원하는 수준까지 줄일 수 있음을 보인다. 강인 관측기의 존재조건은 시간 지연 값에 의존적인 선형행렬 부등식을 이용하여 제시한다. 마지막으로 제안한 결과의 유효성을 증명하기 위하여 수치 예제를 제공한다.
This paper deals with a novel full digital control method of the three-phase PWM inverter for UPS. The voltage and current of output filter capacitor as state variables are the feedback control input. In addition, a double deadbeat control consisting of a d-q current minor loop and a d-q voltage major loop, both with precise decoupling, have been developed. The switching pulse width modulation based on SVM is adopted so that the capacitor current should be exactly equal to its reference current. In order to compensate the calculation time delay, the predictive control is achieved by the current·voltage observer. The load prediction is used to compensate the load disturbance by disturbance observer with deadbeat response. The experimental results show that the proposed system offers an output voltage with THD less than 2% at a full nonlinear load.
In this paper, we propose a robust adaptive controller for induction motors with uncertainties using nonlinear disturbance observer(NDO). The proposed NDO is applied to estimate the time varying lumped uncertainty which are derived from unknown motor parameters and load torque, but NDO error does not converge to zero since the derivate of lumped uncertainty is not zero. Then the high order neural networks(HONN) is presented to estimate the NDO error such that the rotor speed to converge to a small neighborhood of the desired trajectory. Rotor flux and inverse time constant are estimated by the sliding mode adaptive flux observer. Simulation results are provided to verify the effectiveness of the proposed approach.
A two-wheeled balancing mobile robot (TWBMR) has the characteristics of both nonlinear and underactuated system. In this paper, the disturbances acting on a TWBMR are classified into body disturbance and wheel disturbance. Additionally, we describe a nonlinear disturbance observer, which is suitable as a single input multi-output (SIMO) system for the longitudinal motion of TWBMR. Finally, we propose a reasonable disturbance compensation technique that combines the indirect reference input of equilibrium point and the direct torque compensation input. Simulations and experimental results show that the proposed disturbance compensation method is an effective way to achieve robust postural stability, specifically on inclined terrains.
Considering the problems of poor control effect, weak disturbance rejection ability and adaptive ability of two-wheeled self-balanced robot (TWSBR) systems on undulating roads, this paper proposes a fuzzy neural network active disturbance rejection controller (FNNADRC), that is based on fuzzy neural network (FNN) for online correction of active disturbance rejection controller (ADRC)'s nonlinear control rate. Firstly, the dynamic model of the TWSBR is established and decoupled, the extended state observer (ESO) is used to compensate dynamically and linearize the upright and displacement subsystems. Then, the nonlinear PD control rate and FNN are designed, and the FNN is used to modify the control parameters of the nonlinear PD control rate in real time. Finally, the proposed control strategy is simulated and compared with the traditional ADRC and fuzzy active disturbance rejection controller (FADRC). The simulation results show that the control effect of the proposed control strategy is slightly better than ADRC and FADRC.
Hydraulically driven manipulators are superior to electrically driven ones in the power density and electrical insulation. But an electro-hydraulic manipulator using hydraulic actuators has many nonlinear elements, and this parameter fluctuations are greater than those of electrically driven manipulator. So this is relatively difficult to realize not only stable contact work but also accurate force control for the autonomous field task such as the maintenance task of high voltage active electric line or the automatic excavation task by hydraulic excavator. In this report, we propose robust force control algorithm, which can be applied to there real field task such as the construction field, nuclear plant and so on. Proposed force controller has the same structure as that of disturbance observe for position control. The difference between force and position disturbance observer is that the input and output of disturbance observer are forces in the case force disturbance observer and the plant varies much compared to the case of position control. In the design of force disturbance observer, generalized plant is derived and the stabilized filter is designed by H infinity control theory to ensure the robuts t stability even though the stiffness of environment changes from sponge to steel, and the contact surface also changes from flat to round shape. Experimental results show that highly robust force tracking by a 6-link electro-hydraulic manipulator could be achieved under various environment conditions.
A new control method for precision robust position control of a brushless DC (BLDC) motor using asymptotically stable adaptive load torque observer is presented in the paper. Precision position control is obtained for the BLDC motor system approximately linearized using the field-orientation method Recently, many of these drive systems use BLDC motors to avoid backlashe. However, the disadvantages of the motor are high cost and complex control because of nonlinear characteristics. Also, the load torque disturbance directly affects the motor shaft. The application of the load torque observer is published in [1] using fixed gain. However, the motor flux linkage is not exactly known for a load torque observer. There is the problem of uncertainty to obtain very high precision position control. Therefore a model reference adaptive observer is considered to overcome the problem of unknown parameter and torque disturbance in this paper. The system stability analysis is carried out using Lyapunov stability theorem. As a result, asymptotically stable observe gain can be obtained without affecting the overall system response. The load disturbance detected by the asymptotically stable adaptive observer is compensated by feedforwarding the equivalent current which gives fast response. The experimenta results are presented in the paper.
To deal with the operation performance degradation of permanent magnet synchronous machine (PMSM) drives with uncertainties and unmodeled dynamics, this paper presents a finite-time nonlinear disturbance observer (FTNDO) based discretized integral sliding mode (DISM) composite control scheme. Based on the reaching-law approach, a DISM speed controller featuring a superior dynamic quality and global robustness against disturbances is constructed. This controller can avoid the reaching phase and overlarge control action. In addition, a sliding mode differentiator based FTNDO is devised and extended to the discrete-time domain for disturbance estimation. The attractive features of the FTNDO are that it can provide a finite-time converging estimation and alleviate the chattering effect in conventional sliding mode observers, while retaining robustness to parameter variations. By feeding the estimate forward to the pre-stage DISM controller, both disturbances and chattering can be significantly suppressed. Moreover, considering the estimation error of a FTNDO caused by discrete sampling, a stability analysis of the composite controller is discussed. Experimental results validate the superiority of the presented scheme.
A control scheme for stand-alone inverters that utilizes an inductor current observer (ICO) is proposed. The proposed method measures disturbance load currents using a current sensor and it estimates the inductor current using the ICO. The filter parameter mismatch effect is analyzed to confirm the ICO's controllability. The ICO and controllers are designed in a continuous-time domain and transferred to a discrete-time domain with a digital delay. Experimental results demonstrate the effectiveness of the ICO using a 5-kVA single-phase stand-alone inverter prototype. The experimental results demonstrate that the observed current matches the actual current and that the proposed method can archive a less than 2.4% total harmonic distortion (THD) sinusoidal output waveform under nonlinear load conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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