Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.14
no.12
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pp.1330-1337
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2004
In this study, the equations of motion of a rigid rotor supported by magnetic bearings are derived via Hamilton's principle, and transformed to a state-space form for control purpose. The optimal motion control of rotor magnetic bearing system based on the LQR(linear quadratic regulator) theory is addressed. New schemes related to the selection of the state weighting matrix Q and the control weighting matrix R involved in the quadratic functional to be minimized are proposed. And the robust control of the system with an LMI(linear matrix inequality) based H$_{\infty}$ theory is dealt with in this paper. Loop shapings of TFM (transfer function matrix) are used to increase the performance of control capability of the system. The control abilities of LQR and H$_{\infty}$ controller are compared by simulation and experimental tests and show that the capability of H$_{\infty}$ controller is superior to that of LQR.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.12
no.4
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pp.540-547
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2009
In the near future, military robots are likely to be substituted for military personnel in the field of battle. The power system of a legged robot is considerably more complex than the one used for a land vehicle because of the coordination and stability issues due to the large number of degree of freedom. In this paper, a servovalve-piston combination system for a straight-line motion of robot leg is modeled as three degree of freedom based on double inputs and single output transfer function. The output is the displacement of piston from neutral. The inputs are valve displacement from neutral and arbitrary load force in this system. LQR(Linear Quadratic Regulator) technique is applied in order to achieve robust stability and fast responses of the system. The Kalman filter loop, rejection of disturbance and noise, riccati equation, filter gain matrix, and frequency domain equality are analyzed and designed.
This paper considered the prediction of the tension force in the design of a TLP tendon, particularly focusing on the springing problem. Springing is an important parameter that exerts a large tension in special cases. It is a nonlinear phenomenon and requires the 2nd-order wave loads to solve. In this paper, a new prediction method for springing and the resultant extreme tension on the tendon of a TLP is introduced. Using the 2nd-order response function computed using the commercial program WADAM, the probability density function of the 2nd-order tension is obtained from an eigenvalue analysis using a quadratic transfer function and sea spectra. A new method is then suggested to predict the extreme tension loads with respect to the number of occurrences. It is shown that the PDF suggested in this study properly predicts the extreme tension in comparison with the time histories of the 2nd-order tension. The expected tension force is larger than that from a linear analysis in the same time windows. This supports the use of the present method to predict the tension due to springing.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.9
no.3
s.43
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pp.33-42
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2005
Frequency domain Volterra model is applied to nonlinear parameter identification procedure for dynamic systems modeled by nonlinear function. The frequency domain Volterra kernels, which correspond io linear, quadratic, and cubic transfer functions in lime domain, are incorporated in nonlinear parametric identification procedure. The nonlinear transfer functions, which can be derived from the Volterra series representation of the nonlinear differential equation of the system by Schetzen's method(1980), are directly used for modeling input output relation. The error is defined by the difference between the observed output and the estimated output which is calculated by substituting the observed input to nonlinear frequency domain model. The system parameters are searched by minimizing the error. Volterra model guarantees enough accuracy and convergence and the estimated coefficients have a good agreement with their actual values not only in the linear frequency region but also in the legion where the $2^{nd}\;or\;3^{rd}$ order nonlinearity is dominant.
We present a new code for solving non-LTE radiative transfer problems in a general grid (RIG). RIG develops from RATRAN code (Hogerheijde & van der Tak 2000) using the Accelerated Monte-Carlo method, and it can cope with line overlap effect among multiple molecular and atomic species. In this algorithm we make grids in arbitrary coordinates adequate to the problem, but, on the other hand, photons propagate in the Cartesian coordinates. For spherical, cylindrical and other well defined coordinate, the problem of tracing photon's path reduces to solving simple quadratic equations. For example, the outflow in the star formation have high dynamic range in scales from a few AU to ~ 0.1 pc and have also cylindrical symmetry. So, we have used (r, ${\alpha}$) coordinate system, where r is the distance from the origin and ${\alpha}$ is z/ R2 in the cylindrical coordinate of (R,z). The (r, ${\alpha}$) coordinate realizes the density - power function of r - and temperature distributions of the problems with smaller numbers of grid than the cylindrical coordinate does, and the former consumes less time to solve the problems than the latter.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.1
no.1
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pp.1-10
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2003
This paper presents a high-precision magnetically levitated (maglev) stage to meet demanding motion specifications in the next-generation precision manufacturing and nanotechnology. Characterization of dynamic behaviors of such a motion stage is a crucial task. In this paper, we address the issues related to the stochastic modeling of the stage including transfer function identification, and noise/disturbance analysis and prediction. Provided are test results on precision dynamics, such as fine settling, effect of optical table oscillation, and position ripple. To deal with the dynamic coupling in the platen, we designed and implemented a multivariable linear quadratic regulator, and performed time-optimal control. We demonstrated how the performance of the current maglev stage can be improved with these analyses and experimental results. The maglev stage operates with positioning noise of 5 nm rms in $\chi$ and y, acceleration capabilities in excess of 2g(20 $m/s^2$), and closed-loop crossover frequency of 100 Hz.
In this paper, we discuss H$_{\infty}$ robust performance problem for uncertain system described in a descriptor form. We show that the method based on Riccati equation can be extended to solve this problem. First, such a sufficient condition is given that the system described in a descriptor form is quadratic stable and H$_{\infty}$ norm of a specified transfer function is less than a given level. Using this result, a state feedback law which ensures H$_{\infty}$ robust performance of closed loop system is derived based on a positive definite solution of a Riccati equation. This result shows that a solution of the problem can be also obtained by solving H$_{\infty}$ standard problem for an extended plant. Finally, a design example and simulation results will be given.ven.
Nonlinear wave loads can lead to resonant responses of offshore structures in sum or difference frequencies. In this study, the roll motion of an FPSO with a low natural frequency is simulated in the time domain. To generate the time signals of wave loads, the quadratic transfer functions of the second-order excitations are calculated in the frequency domain. The equations of motions based on the time memory functions are used to evaluate the roll responses in irregular waves. The roll damping in empirical form is accounted for in the simulation.
LQG/LTR Control Methology is recently used for the analysis of multi-variable control in frequency domain. Target filter loop is designed by the demanding requirements such as cross-over frequency, disturbance rejection in low frequency domain, zero steady-state error, identification of maximum and minimum singular values and sensor noise rejection in high frequency domain. Loop transfer recovery is accomplished by solving the cheap control and then simulation close to the target filter loop. In this study, LQG/LTR Control Methodology is applied to the seat suspension system. It is found that this technique is very effective to control the system and improve the ride quality of human body.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.14
no.3
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pp.57-64
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2015
In this paper, a model reference adaptive control (MRAC) scheme is applied for the precise and robust motion control of a pneumatic system with load variation. The reference model for MRAC is designed systematically using linear quadratic Gaussian control with loop transfer recovery (LQG/LTR). The sigmoid function of inverse velocity is used to compensate for the nonlinear friction force between the sliding parts. The experimental results show that MRAC effectively overcame the limit of the PID controller when there was unknown disturbance, including abrupt load variation and model uncertainty in the pneumatic control system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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