Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.28
no.8
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pp.1299-1312
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2004
This paper suggests the simple form of a fuzzy PID controller and describes the design principle, tracking performance, stability analysis and changes of parameters of a suggested fuzzy PID controller. A fuzzy PID controller is derived from the design procedure of fuzzy control. It is well known that a fuzzy PID controller has a simple structure of the conventional PID controller but posses its self-tuning control capability and the gains of a fuzzy PID controller become nonlinear functions of the inputs. Nonlinear calculation during fuzzification, defuzzification and the fuzzy inference require more time in computation. To increase the applicability of a fuzzy PID controller to digital computer, a simple form of a fuzzy PID controller is introduced by the backward difference mapping and the analysis of the fuzzy input space. To guarantee the BIBO stability of a suggested fuzzy PID controller, ‘small gain theorem’ which proves the BIBO stability of a fuzzy PI and a fuzzy PD controller is used. After a detailed stability analysis using ‘small gain theorem’, from which a simple and practical method to decide the parameters of a fuzzy PID controller is derived. Through the computer simulations for the linear and nonlinear plants, the performance of a suggested fuzzy PID controller will be assured and the variation of the gains of a fuzzy PID controller will be investigated.
The main objective of this paper is to control the speed of Nonlinear Hybrid Electric Vehicle (HEV) by controlling the throttle position. Various control techniques such as well known Proportional-Integral-Derivative (PID) controller in conjunction with state feedback controller (SFC) such as Pole Placement Technique (PPT), Observer Based Controller (OBC) and Linear Quadratic Regulator (LQR) Controller are designed. Some Intelligent control techniques e.g. fuzzy logic PD, Fuzzy logic PI along with Adaptive Controller such as Self Organizing Controller (SOC) is also designed. The design objective in this research paper is to provide smooth throttle movement, zero steady-state speed error, and to maintain a Selected Vehicle (SV) speed. A comparative study is carried out in order to identify the superiority of optimal control technique so as to get improved fuel economy, reduced pollution, improved driving safety and reduced manufacturing costs.
본 논문은 볼빔시스템 제어에 대해 입자군집최적화(Particle Swarm Optimization; PSO)을 이용한 최적 퍼지제어기 설계방법을 연구한다. 볼빔 시스템은 모터와 빔, 움직이는 볼로 구성되며 볼의 위치제어를 기본 동작으로 한다. 본 논문에서는 제어성능이 우수한 퍼지제어기를 사용하여 제어시스템을 설계하는데, 퍼지제어구조는 1차 제어기와 2차 제어기로 구성되고, 최적 퍼지제어기 설계를 위해 PSO를 사용하며 PSO는 초기값에 영향이 적고 일반적인 탐색알고리즘과 달리 초기 수렴의 문제를 극복한다. 본 논문에서는 퍼지제어기와 기존의 PD 제어기의 성능비교를 시도 하였다.
This paper proposes the explicit tuning rule of multi-loop PID controller for brushless direct current motors to predict the system behaviors in time and frequency domains, using properties of the convex combination method. The convex set of the proposed controllers formulates the envelope to satisfy the performances in time and frequency domains. The final control parameters are determined by solving the convex optimization problem subject to the constraints which are represented as convex set of time domain performances. The effectiveness of the proposed control method is shown in the numerical simulation, in which controller tuning algorithm and dynamics of brushless DC motor are well taken into account.
In this paper, an adaptive fuzzy logic controller is presented for auto-tunning of the scaling factors by using learning capability of neural networks. The proposed scheme consists of the FLC which includes the PI-type FLC and PD-type FLC in parallel form and the neural network which learns scale factors of FLC. Computer simulations were performed to illustrate the effectiveness of a proposed scheme. A proposed FLC controller was applied to the second order system and velocity control of the brushless DC motors. For the design of the FLC, tracking error, change of error, and acceleration error are selected as input variables of the FLC and three seal e factors were used in the parallel-type FLC. This scheme can be used to reduce the difficulty in the selection of the scale factors.
Although Fuzzy Logic Controller(FLC) adopted three terms as input gives better performance, FLC is in general composed of two-term control because of the difficulty in the construction of fuzzy rule base. In this paper, a three-term FLC which is similar to PID control but acts as a nonlinear controller is proposed. To reduce the complexity of the rule base design and to increase efficiency. a simplified fuzzy PID control is induced from a hybrid velocity/position type PID algorithm by sharing a common rule base for both fuzzy PI and fuzzy PD parts. It is simple in structure, easy in implementation, and fast in calculation. The phase plane technique is applied to obtain the rule base for fuzzy two-term control and the resultant rule base is Macvicar-Whelan type. And the membership function is a Gaussian function. The frequency response information is used in tuning of the membership functions. Also a tuning strategy for the scaling factors is proposed based on the relationship between PID gain and the scaling factors. Simulation results show better performance and the effectiveness of the proposed method.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.2
no.2
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pp.109-114
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2002
Various inverted pendulum systems have been frequently used as a model for the performance test of the proposed control system. We first identify a rotary-type inverted pendulum system by the Euler-Lagrange method and then design a FLC (Fuzzy Logic Controller) fur the plant. FLC`s are one of useful control schemes fur plants having difficulties in deriving mathematical models or having performance limitations with conventional linear control schemes. Many FLC`s imitate the concept of conventional PD (Proportional-Derivative) or PI (Proportional-Integral) controller. That is, the error e and the change-of-error are used as antecedent variables and the control input u the change of control input Au is used as its consequent variable for FLC`s. In this paper we design a simple-structured FLC for the rotary inverted pendulum system. We also perform some computer simulations to examine the tracking performance of the closed-loop system.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.9
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pp.48-55
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2004
This study presents a genetic algorithm-based method fur optimizing control parameters in the pressure control of electro-hydraulic pump with variable displacement. Genetic algorithms are general-purpose optimization methods based on natural evolution and genetics and search the optimal control parameters maximizing a measure that evaluates the performance of a system. Four control gains of the PI-PD cascade controller for an electro-hydraulic pressure control system are optimized using a genetic algorithm in the experiment. Optimized gains are confirmed by inspecting the fitness distribution which represents system performance in gain spaces. It is shown that genetic algorithm is an efficient scheme in optimizing control parameters of the pressure control of electro-hydraulic pump with variable displacement.
Although Fuzzy Logic Controller(FLC) adopted three terms as input gives better performance. FLC is in general composed of two-term control because of the difficulty in the construction of fuzzy rule base. In this paper, a three-term FLC which is similar to PID control but acts as a nonlinear controller is proposed. To reduce the complexity of the rule base design and increase efficiency, a simplified fuzzy PID control is induced from a hybrid velocity/position type PID algorithm by sharing a common rule base for both fuzzy Pi and fuzzy PD parts. It is simple in structure, easy in implementation, and fast in calculation. The phase plane technique is applied to obtain the rule base for fuzzy two-term control and them. The resultant rule base is Macvicar-Whelan type. The frequency response information is used in tuning of membership functions. Also a tuning strategy for the scaling factors is Proposed based on the relationship between PID gain and them. Simulation results show better performance and the effectiveness of the proposed method.
In this paper, we present two sets of fuzzy algorithms for the steam generator level control ; one for the high power operations where the flow error is available and the other for the low power operations where the flow error is not available. These are converted to a PID type controller for the high power case and to a quadratic function form of a controller for the low power case. These controllers are implemented on the Compact Nuclear Simulator at Korea Atomic Energy Research Institute and tested by a set of four simulation experiments for each. For both cases, the results show that the total variation of the level error and of the flow error are about 50% of those by the PI controllers with about one half of the control action. For the high power case, this is mainly due to the fact that a combination of two PD type controllers in the velocity algorithm form rather than a combination of two PI type controllers in the position algorithm form is used. For the low power case, the controller is essentially a PID type with a very small integral component where the average values for the derivative component input and for the controller output are used.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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