We consider the control design for nonlinear uncertain systems. The uncertainty is mismatched and possibly fast time-varying. Within the suitable range of the uncertainty the control is valid. No statistical information on uncertainty is imposed. Only the possible bound of the uncertain parameter is known and the control design is based on Lyapunov approach.
This paper proposes an extended model evaluation method that considers not only the model performance but also the model structure and parameter uncertainties in hydrologic modeling. A simple reservoir model (SFM) and distributed kinematic wave models (KWMSS1 and KWMSS2 using topography from 250-m, 500-m, and 1-km digital elevation models) were developed and assessed by three evaluative criteria for model performance, model structural stability, and parameter identifiability. All the models provided acceptable performance in terms of a global response, but the simpler SFM and KWMSS1 could not accurately represent the local behaviors of hydrographs. Moreover, SFM and KWMSS1 were structurally unstable; their performance was sensitive to the applied objective functions. On the other hand, the most sophisticated model, KWMSS2, performed well, satisfying both global and local behaviors. KMSS2 also showed good structural stability, reproducing hydrographs regardless of the applied objective functions; however, superior parameter identifiability was not guaranteed. A number of parameter sets could result in indistinguishable hydrographs. This result indicates that while making hydrologic models complex increases its performance accuracy and reduces its structural uncertainty, the model is likely to suffer from parameter uncertainty.
The propagation mechanism of a detonation pressure with fully coupled charge is clarified and the blasting pressure propagated in rock mass is derived from the application of shock wave theory. Probabilistic distribution is obtained by using explosion tests on emulsion and rock property tests on granite in Seoul and then the probabilistic distribution of the blasting pressure is derived from their properties. The probabilistic distributions of explosive properties and rock properties show a normal distribution so that the blasting pressure propagated in rock can be also regarded as a normal distribution. Parametric analysis was performed to pinpoint the most influential parameter that affects the blasting pressure and it was found that the detonation velocity is the most sensitive parameter. Moreover, uncertainty analysis was performed to figure out the effect of each parameter uncertainty on the uncertainty of blasting pressure. Its result showed that uncertainty of natural rock properties constitutes the main portion of blasting pressure uncertainty rather than that of explosive properties.
In the risk and reliability analysis of complex technological systems, the primary concern of formal uncertainty analysis is to understand why uncertainties arise, and to evaluate how they impact the results of the analysis. In recent times, many of the uncertainty analyses have focused on parameters of the risk and reliability analysis models, whose values are uncertain in an aleatory or an epistemic way. As the field of parametric uncertainty analysis matures, however, more attention is being paid to the explicit treatment of uncertainties that are addressed in the predictive model itself as well as the accuracy of the predictive model. The essential steps for evaluating impacts of these model uncertainties in the presence of parameter uncertainties are to determine rigorously various sources of uncertainties to be addressed in an underlying model itself and in turn model parameters, based on our state-of-knowledge and relevant evidence. Answering clearly the question of how to characterize and treat explicitly the forgoing different sources of uncertainty is particularly important for practical aspects such as risk and reliability optimization of systems as well as more transparent risk information and decision-making under various uncertainties. The main purpose of this paper is to provide practical guidance for quantitatively treating various model uncertainties that would often be encountered in the risk and reliability modeling process of complex technological systems.
In this paper a robust stabilization problem is discussed for plant with both time-varying parameter perturbations and unstructured uncertainty. It is shown that, a robust L$_{2}$-stabilizing controller can be obtained by solving an H$_{\infty}$ standard problem with a scaling parameter. Using an H$_{\infty}$ design method, a robust L$_{2}$-stabilizing controller is derived. Finally, a numerical example is given.n.
The impact and adaption on agricultural water resources considering climate change is significant for reservoirs. The change in rainfall patterns and hydrologic factors due to climate change increases the uncertainty of agricultural water supply and demand. The quantitative evaluation method of uncertainty based on agricultural water resource management under future climate conditions is a major concern. Therefore, it is necessary to improve the vulnerability management technique for agricultural water supply based on a probabilistic and stochastic risk evaluation theory. The objective of this study was to analyse the uncertainty of water resources under future climate change using probability distribution function of water supply in agricultural reservoir and demand in irrigation district. The uncertainty of future water resources in agricultural reservoirs was estimated using the time-specific analysis of histograms and probability distributions parameter, for example the location and the scale parameter. According to the uncertainty analysis, the future agricultural water supply and demand in reservoir tends to increase the uncertainty by the low consistency of the results. Thus, it is recommended to prepare a resonable decision making on water supply strategies in terms of using climate change scenarios that reflect different future development conditions.
Conventional methods of model evaluation usually rely only on model performance based on a comparison of simulated variables to corresponding observations. However, this type of model evaluation has been criticized because of its insufficient consideration of the various uncertainty sources involved in modeling processes. This study aims to propose an extended model evaluation method using multiple assesment indices (MAIs) that consider not only the model performance but also the model structure and parameter uncertainties in rainfall-runoff modeling. A simple reservoir model (SFM) and distributed kinematic wave models (KWMSS1 and KWMSS2 using topography from 250m, 500m, and 1km digital elevation models) were developed and assessed by three MAIs for model performance, model structural stability, and parameter identifiability. All the models provided acceptable performance in terms of a global response, but the simpler SFM and KWMSS1 could not accurately represent the local behaviors of hydrographs. In addition, SFM and KWMSS1 were structurally unstable; their performance was sensitive to the applied objective functions. On the other hand, the most sophisticated model, KWMSS2, performed well, satisfying both global and local behaviors. KMSS2 also showed good structural stability, reproducing hydrographs regardless of the applied objective functions; however, superior parameter identifiability was not guaranteed. Numerous parameter sets could lead to indistinguishable hydrographs. This result supports that while making a model complex increases its performance accuracy and reduces its structural uncertainty, the model is likely to suffer from parameter uncertainty. The proposed model evaluation process can provide an effective guideline for identifying a reliable hydrologic model.
since the controller is part or the overall closed-Loop system, it is necessary that the designed controller be able to tolerate some uncertainty in its coefficients. The adequate stability and performance margins are required for the designed nominal controllers. In the paper. we study the method to design the non-fragile fixed-structured controller for real parametric uncertain systems. When we impose the controller parameter perturbation, the structure of the controller must be given. Therefore, we assume that the controller has fixed-structure. The fixed-structure controller is practically necessary especially when the robust controller synthesis results in a high-order controller. In SISO systems, we propose the robust controller design method using the Mapping theorem. In the method, the plant uncertainty and controller Parameter are of the multilineal form in the stability and performance conditions. Then, the controller synthesis problem is easily recast to Linear Programming Problem.
This survey paper reviews robust control problems in both frequency domain and time domain. Robust control is focused on model uncertainties such as modeling error, system parameter variations, and disturbances. Robust control design problems are discussed according to parameter uncertainty, polytopic uncertainty, and norm-bounded uncertainty. Nowadays, robust control theory is combined with various control theory such as model predictive control, adaptive control, intelligent control, and time delay control.
We propose the robust nonlinear controller design methodology for the multivariable system which has hard nonlinearities (Coulomb friction, dead-zone, etc) and the structured real parameter uncertainty. The hard nonlinearity can be linearized by the RIDF technique and structured real parameter uncertainty can be modelled as the sense of Peterson-Hollot's quadratic Lyapunov bound. For this system, we apply the robust QLQG/H$_{\infty}$ control and then can obtain four Riccati equations. Because of the system's nonlinearity, however, one Riccati equation contains the nonlinear correction term that is very difficult to solve numerically, In order to treat this problem, using some transformations to Riccati equations, the nonlinear correction term can be eliminated. Then, only two Riccati equations need to design a controller. Finally, the robust nonlinear controller is synthesized via IRIDF techniques. To test this proposed control method, we consider the direct-drive robot manipulator system that has Coulomb frictions and varying inertia.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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