In order for the underwater vehicle to perform various tasks, it is important to control the depth, course, and roll of the underwater vehicle. To design such a controller, it is necessary to construct a dynamic model of the underwater vehicle and select the appropriate hydrodynamic coefficients. For the controller design, since the dynamic model is linearized assuming a limited operating range, the control performance in the steady state is well satisfied, but the control performance in the transient state may be unstable. In this paper, in order to overcome the problems of the existing controller design, we propose a A2C(Advantage Actor-Critic) based roll controller for underwater vehicle with stable learning performance in a continuous space among reinforcement learning methods that can be learned through rewards for actions. The performance of the proposed A2C based roll controller is verified through simulation and compared with PID and Dueling DDQN based roll controllers.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제13권4호
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pp.468-473
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2012
Cost is an important aspect in designing a target drone, however the poor performance of low cost IMU, GPS, and microcontrollers prevents the use of complex algorithms, such as ARS, or INS/GPS to estimate attitude angles. We propose an autopilot which uses rate gyro and GPS only for a target drone to follow a prescribed path for anti-aircraft training. The autopilot consists of an altitude hold, roll hold, and path following controller. The altitude hold controller uses vertical speed output from a GPS to improve phugoid damping. The roll hold controller feeds back yaw rate after filtering the dutch roll oscillation to estimate the roll angle. The path following controller operates as an outer loop of the altitude and roll hold controllers. A 6-DOF simulation showed that the proposed autopilot guides the target drone to follow a prescribed path well from the view point of anti-aircraft gun training.
A disturbance rejection controller using eccentricity filtering and LQ control techniques is proposed to alleviate the effecto of major roll eccentricity in multivariable cold-rolling processes. Fundamental problems in multivariable cold-rolling processes such as process time delay inherent in exit thickness measurement and non-stationary characteristics of roll eccentricity signals can be overcome by the proposed control method. The filtered instantaneous estimate of roll eccentricity may be exploited to improve instantaneous estimate of the exit thickness variation based on roll force and roll gap measurements, and a feedforward compensator is augmented as a reference for a gaugemeter thickness estimator. LQ feedback controller is combined with eccentricity filter for the attenuation of the exit thickness variation due to the entry thickness variation. The simulation results show that the roll eccentricity disturbance is significantly eliminated and other disturbances also are attenuated.
A predictive controller can solve a control problem related to a disturbance-dominant system such as roll stabilization of a ship in waves. In this paper, a predictive controller is developed for a fin stabilizer. Future wave-induced moment is modeled simply using two typical regular wave components for which six parameters are identified by the recursive Fourier transform and the least squares method using the past time series of the roll motion. After predicting the future wave-induced moment, optimal control theory is applied to discover the most effective command fin angle that will stabilize the roll motion. In the results, wave prediction performance is investigated, and the effectiveness of the predictive controller is compared to a conventional PD controller.
We developed an LSDC (Load Shift and Load Distribution Control) technology in order to improve coil quality and productivity by reducing tension fluctuation especially for the tail of the strip in the down coiler in hot strip mills. To adapt the new controller, the torque and speed distribution between the zero pinch roll, pinch roll, and mandrel are needed. The proposed controller is a combination of an LSC to share the tension between the mill stand and the mandrel, and an LDC to shift the torque load from the zero pinch roll to the pinch roll. From the simulation, the proposed controller is verified under the torque disturbance. Using a field test, the torque deviation decreased by nearly 50% through utilization of the LSDC control.
The existing underwater vehicle controller design is applied by linearizing the nonlinear dynamics model to a specific motion section. Since the linear controller has unstable control performance in a transient state, various studies have been conducted to overcome this problem. Recently, there have been studies to improve the control performance in the transient state by using reinforcement learning. Reinforcement learning can be largely divided into value-based reinforcement learning and policy-based reinforcement learning. In this paper, we propose the roll controller of underwater vehicle based on Deep Deterministic Policy Gradient(DDPG) that learns the control policy and can show stable control performance in various situations and environments. The performance of the proposed DDPG based roll controller was verified through simulation and compared with the existing PID and DQN with Normalized Advantage Functions based roll controllers.
A H$_{\infty}$ control techniques with roll eccentricity filter is proposed to alleviate the effect of entry thickness variation and roll eccentricity occurred in rolling stand itself of tandem cold mills. A robust controller to the disturbances is designed using H$_{\infty}$ control techniques, which can reflect the input direction of disturbances and knowledge of disturbance spectrum in the frequency domain. And, non-standard H$_{\infty}$ control problem caused by selection of weight function having poles on j.omega. axis is discussed. The evaluation for the resultant controller composed by H$_{\infty}$ synthesis is done through computer simulations. The effectiveness of the proposed method is compared to those of the conventional LQ synthesis method and a feedforward controller against roll eccentricity, which was already studied.ied.
In this paper, new application of adaptive neural network to design a ship's Rudder-Roll Damping(RRD) control system is presented Firstly, the ANNAI neural network controller is presented. Secondly, new RRD control system using this neural network approach is developed. It uses two neural network controllers for heading control and roll damping control separately. Finally, Computer simulation of this RRD control system is carried out to compare with a linear quadratic optimal RRD control system; discussions and conclusions are provided. The simulation results show the feasibility of using ANNAI controller for RRD. Also, the necessity of mathematical ship model in designing RRD control system is removed by using NN control technique.
This paper presents the evaluation of PID and fuzzy control logic for the lateral position control of a moving web in roll-to-roll (R2R) printed electronics. In addition, we report the implementation of computer simulation software that enables us to develop the control logic in a graphic user interface and to test the controller performance in 3D dynamic environment. A mathematical model of the web dynamics is described first to explain the lateral motion of a moving web. Based on the model, PID and fuzzy controllers are designed, and embedded in the simulation software. Under the simulation conditions for fabricating RFID antenna by R2R printing, the results indicate that the fuzzy controller shows a better performance and can be more suitable for R2R multi-layer printed electronics.
일반적으로 롤/요 평면상의 nutation 운동이 있는 피치 모멘텀 바이어스 시스템을 정지궤도 위성인 통신위성에서 주로 사용되어 왔으나 본 논문에서는 저궤도 위성의 경우에 대해 최소 휠 개수인 2개 반작용휠로 구성된 피치 모멘텀 바이어스 시스템을 휠 모멘텀 제어방식으로 피치축과 롤축 자세제어를 수행하는 방안을 살펴보았다. PI-제어기를 사용한 휠 모멘텀 제어 방식의 경우 휠 베어링 마찰 등 반작용휠에 가해지는 외란에 대한 강건성 보장을 해석적으로 분석하였으며, 롤축 자세에러 측정치와 요축 모멘텀 선형 제어기 설계를 위한 전달함수를 제시하였고, 시스템에 대한 이해도를 높이고, 외란 영향 및 모멘텀 바이어스 크기 등 필요한 설계 인자 선정을 위해 시스템에 대한 분석을 수행하였다.아울러 요축 모멘텀 PID-제어기를 사용한 모멘텀 바이어스 시스템의 롤/요축 자세제어 설계결과 및 시뮬코타키나발루레이션 결과를 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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