Peak response is a more suitable index than mean response in the light of structural safety. In this study, a controller optimization method is proposed to restrict peak responses of building structures subject to earthquake excitations, which are modeled as partially stationary stochastic process. The constraints are given with specified failure probabilities of peak responses. LQR is chosen to assure stability in numerical process of optimization. Optimization problem is formulated with weightings on controlled outputs as design variables and gradients of objective and constraint functions are derived. Full state feedback controllers designed by the proposed method satisfy various design objectives and output feedback controllers using LQG also yield similar results without significant performance deterioration.
Increasing usage of tank cars and their intrinsic instability due to sloshing of contents have caused growing maintenance costs as well as more frequent hazards and defects like derailment and fatigue of bogies and axels. Therefore, varieties of passive solutions have been represented to improve dynamical parameters. In this task, assuming 22 degrees of freedom, dynamic analysis of partially filled tank car traveling on a curved track is investigated. In order to consider stochastic geometry of track; irregularities have been derived randomly by Mont Carlo method. More over the fluid tank model with 1 degree of freedom is also presented by equivalent mechanical approach in terms of pendulum. An active suspension system for described car is designed by using linear quadratic optimal control theory to decrease destructive effects of fluid sloshing. Eventually, the performance of the active suspension system has been compared with that of the passive one and a study is carried out on how active suspension may affect the dynamical parameters such as displacements and Nadal's derailment index.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.11
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pp.1118-1124
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2014
This paper proposes a novel controller design scheme for multimachine power systems based on the explorized policy iteration. Power systems have several uncertainties on system dynamics due to the various effects of interconnections between generators. To solve this problem, the proposed method solves the LQR (Linear Quadratic Regulation) problem of isolated subsystems without the knowledge of a system matrix and the interconnection parameters of multimachine power systems. By selecting the proper performance indices, it guarantees the stability and convergence of the LQ optimal control. To implement the proposed scheme, the least squares based online method is also investigated in terms of PE (Persistency of Excitation), interconnection parameters and exploration signals. Finally, the performance and effectiveness of the proposed algorithm are demonstrated by numerical simulations of three-machine power systems with governor controllers.
In this paper, we propose the design method of fuzzy robust H$\infty$ controller for the uncertain nonlinear discete-time systems with time delay. First, we represent a nonlinear plant with a modified T-S(Takagi-Sugeno) fuzzy model. Then design method utilizing the concept of PDC (parallel distributed compensation) is employed. For the modified T-S fuzzy model with uncertainty and delay, the sufficient condition of the quadratic stabilization with an H$\infty$ norm bound is presented in terms of Lyapunov stability theory and fuzzy robust H$\infty$ controller design method is given by LMI(linear matrix inequality) approach. Also an illustrative example is given to demonstrate the result of the proposed method.
In this paper, we use Lyapunov equations and functions to consider the linear systems with perturbed system matrices. And we consider that what choice of Lyapunov function V would allow the largest perturbation and still guarantee that V is negative definite. We find that this is determined by testing for the existence of solutions to a related quadratic equation with matrix coefficients and unknowns the matrix Riccati equation.
The robust self-tuning controller is designed which is guaranteed the asymptotic regulation and tracking in the presence of a bounded parameter perturbation. The global stability in the presence of a finite noise and disturbance is ensured. The controller has a error driven structure, and involves the common model of a disturbance and reference input in the internal model. The adaptive system tunes the controller parameters such that the quadratic performance index which involves a weighting factor is optimized.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.5
no.2
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pp.131-138
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1999
In discrete-time controlled system, sampling time is one of the critical parameters for control performance. It is useful to employ different sampling rates into the system considering the feasibility of measuring system or actuating system. The systems with the different sampling rates in their input and output channels are named multirate system. Even though the original continuous-time system is time-invariant, it is realized as time-varying state equation depending on multirate sampling mechanism. By means of the augmentation of the inputs and the outputs over one Period, the time-varying system equation can be constructed into the time-invariant equation. In this paper, an alternative time-invariant model is proposed, the design method and the stability of the LQG (Linear Quadratic Gaussian) control scheme for the realization are presented. The realization is flexible to construct to the sampling rate variations, the closed-loop system is shown to be asymptotically stable even in the inter-sampling intervals and it has smaller computation in on-line control loop than the previous time-invariant realizations.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.6
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pp.1399-1411
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1994
A model helicopter has more versatile flight capability than the fixed-wing aircraft and it can be used as an unmaned vehicle in hazardous area. A helicopter, similar to other aircrafts, is an unstable, multi-input multi-output nonlinear system exposed to strong disturbance. So it should be controlled by robust control theories that can be applied to multivariable systems. In this study, motion equations of hovering are established, linearized and transformed into a state equation form. Various parameters are measured and calculated in other to obtain the stability derivatives in the state equation. Hovering flight controller is designed using the digital LQG/LTR(Linear Quadratic Gaussian/Loop Transfer Recovery) control theory. The designed controller is tested by the nonlinear simulations and implemented on an IBM-PC/386. Experiments were carried out on a model helicopter attached to the 3-DOF gimbal. The designed controller showed satisfactory hovering capability to maintain the hovering for more than 40 seconds.
An indefinite stochastic linear-quadratic(LQ) optimal control problem with cross term over an infinite time horizon is studied, allowing the weighting matrices to be indefinite. A systematic approach to the problem based on semidefinite programming (SDP) and .elated duality analysis is developed. Several implication relations among the SDP complementary duality, the existence of the solution to the generalized Riccati equation and the optimality of LQ problem are discussed. Based on these relations, a numerical procedure that provides a thorough treatment of the LQ problem via primal-dual SDP is given: it identifies a stabilizing optimal feedback control or determines the problem has no optimal solution. An example is provided to illustrate the results obtained.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.2
no.4
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pp.248-254
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2000
This paper presents and output feedback fuzzy H(sup)$\infty$ control problem for a class of nonlinear systems with time-varying delayed state. The Takagi-Sugeno fuzzy model is employed to represent a nonlinear systems with time-varying delayed state. Using a single quadratic Lyapunov function, the globally exponential stability and disturance attenuation of the closed-loop fuzzy control system are discussed. Sufficient conditions for the existence of fuzzy H(sup)$\infty$ controllers are given in terms of matrix inequalities. Constructive algorithm for design of fuzzy H(sup)$\infty$ controller is also developed. A simulation example is given to illustrate the performance of the proposed design method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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