In this paper, we apply sliding control law to a nonlinear electro-hydraulic suspension system. The force the actuator must track is determined by the skyhook control law and the desired force value varies according to the road situation. The road frequencies can inform us of the current road situation. Detecting the road frequencies, we use the Fourier Transform.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제3권1호
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pp.66-75
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2002
The crane operation used fur transporting heavy loads causes a swinging motion with the loads due to the crane\`s acceleration and deceleration. This sway causes the suspension ropes to leave their grooves and can cause serious damage. Ideally, the purpose of a crane system is to transport loads to a goal position as soon as possible without any oscillation of the rope. Currently, cranes are generally operated based on expert knowledge alone, accordingly, the development of a satisfactory control method that can efficiently suppress object sway during transport is essential. The dynamic behavior of a crane shows nonlinear characteristics. When the length of the rope is changed, a crane becomes a time-varying system thus the design of an anti-sway controller is very difficult. In this paper, a nonlinear dynamic model is derived for an industrial overhead crane whose girder, trolley, and hoister move simultaneously. Furthermore, a fuzzy logic controller, based on expert experiments during acceleration, constant velocity, deceleration, and stop position periods is proposed to suppress the swing motion and control the position of the crane. Computer simulation is then used to test the performance of the fuzzy controller with the nonlinear crane model.
Crane operation for transporting heavy loads causes swinging motion at the loads due to crane's acceleration and deceleration. This sway causes the suspension ropes to leave their grooves and leads to possibility of serious damages. So, this swing of the objects is a serious problem and the goal of crane system is transporting to a goal position as soon as possible without the oscillation of the rope. Generally crane is operated by expert's knowledge. Therefore, a satisfactory control method to supress object sway during transport is indispensible. The dynamic behavior of the crane shows nonlinear characteristics. when the length of the rope is changed the crane is time varying system and the design of anti-sway controller is very difficult. In this paper, the nonlinear dynamic model for the industrial overhead crane whose girder, trolley and hoister move simultaneously is derived. and the Fuzzy logic controller based on the expert experiments during acceleration, constant velocity, deceleration and stop position period is proposed to supress the swing motion and control the position of the crane. The performance of the fuzzy controller for the nonlinear crane model is simulated on the personal computer.
본 논문에서는 자기부상시스템의 부상제어기 설계방법을 제시한다. 국내에서는 여러 이점을 갖는 상전도부상방식에 관한 연구가 주로 수행되고 있다. 그러나 이 상전도 부상시스템은 높은 비선형성과 불안정성을 갖기 때문에 여러 외부조건에 대해서 견실한 안정도와 높은 정밀도를 유지하는 부상제어기 설계는 매우 어려운 문제이다. 본 논문에서는 극배치방식에 근거한 이득계획제어 설계기법과 LQG방식에 근거한 이득계획제어 설계기법을 제시하고 제어성능을 모의 실험을 통하여 보인다.
An elastomeric bushing is a device used in automotive suspension systems to cushion the force transmitted from the wheel to the frame of the vehicle. A bushing is an elastomeric hollow cylinder which is bonded to a solid metal shaft at its inner surface and a metal sleeve at its outer suface. The relation between the force applied to the shaft or sleeve and their relative deformation is nolinear and exhibits features of viscoelasticity. Numerical solutions of the boundary value problem represent the exact bushing response for use in the method for determining the force relaxation function of the bushing. The new nonlinear viscoelastic bushing model, which is called Pipkin-Rogers model, is proposed and it is shown that the predictions of the proposed force-displacement relation are in very good agreement with the exact results. This new bushing model is thus very suitable for use in multi-body dynamics codes. The success of the present study for axial mode response suggests that the same approach be applied to other modes, such as torsional or radial modes.
Since the nonlinearity and uncertainties which inherently exist in vehicle system need to be considered in active suspension control law design, this paper proposes a new control strategy for active vehicle suspension systems by using a combined control scheme, i.e., respectively using a genetic algorithm (GA) based self-tuning PID controller and a fuzzy logic controller in two loops. In the control scheme, the PID controller is used to minimize vehicle body vertical acceleration, the fuzzy logic controller is to minimize pitch acceleration and meanwhile to attenuate vehicle body vertical acceleration further by tuning weighting factors. In order to improve the adaptability to the changes of plant parameters, based on the defined objectives, a genetic algorithm is introduced to tune the parameters of PID controller, the scaling factors, the gain values and the membership functions of fuzzy logic controller on-line. Taking a four degree-of-freedom nonlinear vehicle model as example, the proposed control scheme is applied and the simulations are carried out in different road disturbance input conditions. Simulation results show that the present control scheme is very effective in reducing peak values of vehicle body accelerations, especially within the most sensitive frequency range of human response, and in attenuating the excessive dynamic tire load to enhance road holding performance. The stability and adaptability are also showed even when the system is subject to severe road conditions, such as a pothole, an obstacle or a step input. Compared with conventional passive suspensions and the active vehicle suspension systems by using, e.g., linear fuzzy logic control, the combined PID and fuzzy control without parameters self-tuning, the new proposed control system with GA-based self-learning ability can improve vehicle ride comfort performance significantly and offer better system robustness.
Multi-leaf springs are widely used for a major suspension component in many commercial vehicles. The modeling technique of multi-leaf springs is one of the most difficult problems in suspension modeling as the elements have complicated nonlinear characteristics such as a hysteresis behavior due to the friction. In this paper, hysteretic characteristics with the static and dynamic test are modeled and are simulated with three links and joints in MSC.ADAMS. Simulation results showed good agreements with test results. Using this methodology, it is expected that dynamic characteristics of suspension system with multi-leaf spring can be more accurately evaluated in vehicle dynamics.
In this paper, we develop a functional test model for magnetic bearing wheels. The functional test model is an electromagnetic levitation system that has three degree of freedom, which consists of one axial suspension from gravity and two axes gimbaling capability to small angels. A nonlinear controller with high-gain observers is proposed and the real-time experiment results show that the rotor is accurately levitated at the desired position and well-balanced, which is a suitable result for the potential use an magnetic bearing wheels. Also, the proposed scheme exhibits better performance when it is compared with the conventional PID control method.
This paper addresses an optimization for reducing a steering error of a rack-and-pinion steering linkage with a MacPherson strut independent front suspension system. The length, orientations and inner joint positions of a tie-rod are selected as design variables and Ackerman geonetry, understeer effect, minimum turn radius, wheel alignment and packaging are considered as design constraints. Nonlinear kinematic analysis of the steering system is performed for calculating the values of cost and constraints, and Augmented Lagrange Multiplier(ALM) method is used for solving the constrained optinization problem. The optimization results show that the steering error are considerably reduced while satisfying all the constraints.
In this paper, a fault tolerant control problem is considered for a class of nonlinear system formulated in a gain scheduling form with LMI-based H-inf control technique Key benefits of this proposed scheme are demonstrated in the simulation of an electromagnetic suspension system with actuator and/or sensor failures, and the method is compared with the convensional state-feedback and output-feedback controller. It is clearly observed that the proposed control scheme shows an improved output performance in comparision with convensional methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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