An adaptive control scheme has been recognized as an effective approach for a robot manipulator to track a deired trajectory in spite of the presence of nonlinearies and parameter uncertainties in robot dynamic models. In this paper, an adaptive control scheme for a robot manipulator is proposed to design the self-tuning controller which controls the extended linearized perturbaton model via the pole placement, and this control. The feasibility of the controller is demonstrated by the simulation about position control of a three-link manipulator with payload and parameter uncertainty.
일반적으로 비선형 시스템은 1차와 2차 시스템의 곱의 형태로 선형화되며, 시스템은 실근, 중근, 서로 다른 두 실근, 복소근의 4종류의 근을 가진다. 이 논문은 시스템이 가지는 4가지 근 중에서 조단블록을 갖는 중근을 복소근으로 이동시키는 LQ 제어의 가중행렬과 제어법칙을 설계하는 방법에 관한 것이다. 상태가중행렬을 제한 조건으로 하고 성능지수함수를 최소화하는 LQ 제어는 시스템의 안정성을 보장하고 시스템의 근을 이동시키는 극배치 기능을 가지고 있다. 그렇지만 이 방법은 시행착오 방법으로 설계 변수인 가중행렬을 설정하고, 이동되는 근의 위치를 정확히 지정할 수 없는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해 해밀토니안 시스템의 특성방정식을 대각행렬의 제어가중행렬과 삼각함수로 표현된 상태가중행렬을 이용하여 기술한다. 이동할 복소근이 이 특성방정식의 근이라는 조건에서 중근과 상태가중행렬의 관계식(𝜌, 𝜃)을 유도하고 상태가중행렬이 양의 반한정행렬이라는 조건에서 중근의 이동범위를 구하고, 좌표평면에 도시한다. 그려진 중근의 이동범위에서 복소근을 선택하여 관계식에 대입하여 상태가중행렬을 계산하고, 이것에서 제어법칙이 구한다. 예제에서 3차 시스템의 중근을 이동시키는 제어법칙의 설계과정을 통해 제안한 방법의 타당성을 확인하였다.
A reduction of the response of irregular structures subjected to earthquake excitation by control devices equipped by suitable control algorithm is proposed in this paper. The control algorithm, which is used, is the pole placement one. A requirement of successful application of pole placement algorithm is a definition-selection of suitable poles (eigen-values) of controlled irregular structures. Based on these poles, the required action is calculated and applied to the irregular structure by means of control devices. The selection of poles of controlled irregular structure, is a critical issue for the success of the algorithm. The calculation of suitable poles of controlled irregular structure is proposed herein by the following procedure: a fictitious symmetrical structure is considered from the irregular structure, adding vertical elements, such as columns or shear walls, at any location where is necessary. Then, the eigen-values of symmetrical structure are calculated, and are forced to be the poles of irregular controlled structure. Based on these poles and additional damping, the new poles of the controlled irregular structure are calculated. By pole placement algorithm, the feedback matrix is obtained. Using this feedback matrix, control forces are calculated at any time during the earthquake, and are applied to the irregular structure by the control devices. This procedure results in making the controlled irregular structure to behave like a symmetrical one. This control strategy can be applied to one storey or to multi-storey irregular buildings. Furthermore, the numerical results were shown that with small amount of control force, a sufficient reduction of the response of irregular buildings is achieved.
직류 전동기의 위치 및 속도 제어를 위해 그동안 주로 사용해 왔던 고전적인 선형 PID 제어 알고리듬을 사용하여 왔으나, 주위환경의 변화나 부하의 변경 또는 외란과 같은 비션형 요소들로 인해 실제 시스템의 모델링에는 많은 제한이 따랐다. 이 문제를 해결하기 위해 시스템의 모델링 없이 매개변수들을 온라인으로 추정하여 식별할 수 있는 PID 자기 동조기의 설계 방법을 제안하였다. 본 논문에서는 극 배치 PID 자기 동조 제어기의 설계 기법을 제안하고, 각각의 제어기 매개변수들을 추정하기 위하여 순환 최소자승 알고리듬을 사용하야T으며, Diophantine 방정식의 도입으로 인한 4개의 추가매개 변수들을 추정된 제어기 매개변수들을 이용하여 새롭게 유도된 방정식에서 구하였다. 제안된 제어기의 성능을 평가하기 위하여 최소, 비최소 위상 시스템에 대한 시뮬레이션을 하였고 실제 로보트 매니플레이터용 DC 서어보 전동기에 대하여 무부하와 부하 실험을 거쳐 그 특성이 양호함을 검증하였다.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제1권2호
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pp.243-251
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2003
In this paper, a new model for mobile soccer robot, a type of linear system, is presented. A controller, consisting of two loops the one of which is the inner state feedback loop designed for stability and plant be well conditioned and the outer loop is a well-known PI controller designed for tracking the reference input, is suggested. Because the plant, the soccer robot, is parameter dependent, it requires the controller to be insensitive to the parameter variation. To achieve this objective, the pole-sensitivity as a pole-variation with respect to the parameter variation is defined and design algorithms for state-feedback controllers are suggested, consisting of two matrices one of which is for general pole-placement and other for parameter insensitive. This paper shows that the PI controller is equivalent to the state feedback and the cost function for reference tracking is equivalent to the LQ cost. By using these properties, we suggest a tuning procedure for the PI controller. We that the control algorithm in this paper, based on the linear system theory, is well work by simulation, and the LPD system modeling and control are more easy treatment for soccer robot.
This paper presents a controller design method for a robust control problem with multiple constraints using genetic algorithms and LMI design method. A robust $H_{\infty}$ constraint with loop shaping and pole placement is used to address disturbance attenuation with error limits and desired transient specifications, in spite of the plant uncertainties and disturbances. In addition, a loop gain constraint is considered so as not to enlarge the loop gain unnecessarily. The robust $H_{\infty}$ constraint and pole placement constraint can be expressed in terms of two matrix inequalities and the loop gain constraint can be considered as an objective function so that genetic algorithms can be applied. Accordingly, a robust controller can be obtained by integrating genetic algorithms with LMI approach. The proposed controller design method is applied to a track-following system of an optical disk drive and is evaluated through simulation results.
This paper presents a tracking gain-up controller design method to control effectively the vibration of tracking actuator caused by external shocks and remaining velocity after seek control. A pole placement constraint is considered to assure a desired transient response against the vibration of tracking actuator. A loop gain-up constraint is introduced to hold the tracking gain-up loop gain and control bandwidth within allowable bounds. The pole placement constraint is expressed by a matrix inequality and the loop gain-up constraint is considered as an objective function so that genetic algorithm can be applied. Finally, a tracking gain-up controller is obtained by integrating a genetic algorithm with LMI design approach. The proposed tracking gain-up controller design method is applied to the track-following system of a DVD recording device and its effectiveness is evaluated through the experimental results.
A digital state feedback control method for the current mode control of DC-DC converters is proposed in this paper. This approach can precisely achieve interleaved current sharing among the converter modules. As the controller design and system analysis are performed in the time domain, the proposed method can easily satisfy the required converter specification by using the pole placement technique. The digital state feedback controller in the continuous and discrete time domain is derived for the robust tracking control. For the verification of the proposed control scheme, a parallel module bi-directional converter in a prototype 42V/14V hybrid automotive power system, which is a design example in the continuous time domain, and a parallel module buck converter, which is a design example in the discrete time domain, are implemented using a TMS320F2812 digital signal processor (DSP).
본 논문에서는 작업좌표에서 로보트 매니퓰레이터에 대해 적분 동작을 갖는 오차 모델과 극점배치 자기동조제어기를 제안하였다. 이 제어기는 로보트 동력학의 자세한 표현없이 부하 외란에 의한 자류편차를 제거할 수 있다. 오차 모델 배개변수는 반복 최소 자승 알고리즘에 의해 추정되고, 제어기 매개 변수는 극점 배치 방법에 의해 결정된다. 작업좌표에서 제안된 제어 계통의 성능을 평가하기 위하여 부하를 갖는 3개 관절 2개 링크의 공간 로보트 매니퓰레이터에 의해 컴퓨터 시뮬레이션을 하였다.
This paper presents an application to a multimachine power system of power system stabilizer using revised pole shift adaptive algorithm. Controller parameters are determined by using adaptive control theory in order to maintain optimal operation of generator under the various operating conditions. To determine the optimal parameters of controller and overcome the problem of pole placement algorithm, this paper presents pole shift algorithm revised pole shift factor. Also, the difference between the speed deviation with weighted factor and voltage deviation is used as the input signal of adaptive controller, which provides good damping characteristics. The results tested on a multimachine power system verify that the proposed controller has better dynamic and transient performance than conventional controller.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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