Naheem, Khawar;Choi, Young-Sik;Mwasilu, Francis;Choi, Han Ho;Jung, Jin-Woo
Journal of Power Electronics
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v.14
no.4
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pp.704-711
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2014
This paper proposes a combined fuzzy adaptive sliding-mode voltage controller (FASVC) for a three-phase UPS inverter. The proposed FASVC encapsulates two control terms: a fuzzy adaptive compensation control term, which solves the problem of parameter uncertainties, and a sliding-mode feedback control term, which stabilizes the error dynamics of the system. To extract precise load current information, the proposed method uses a conventional load current observer instead of current sensors. In addition, the stability of the proposed control scheme is fully guaranteed by using the Lyapunov stability theory. It is shown that the proposed FASVC can attain excellent voltage regulation features such as a fast dynamic response, low total harmonic distortion (THD), and a small steady-state error under sudden load disturbances, nonlinear loads, and unbalanced loads in the existence of the parameter uncertainties. Finally, experimental results are obtained from a prototype 1 kVA three-phase UPS inverter system via a TMS320F28335 DSP. A comparison of these results with those obtained from a conventional sliding-mode controller (SMC) confirms the superior transient and steady-state performances of the proposed control technique.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.5
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pp.320-325
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2016
This paper presents a robust finite-time sliding mode control (SMC) scheme for unknown disturbance and unmodeled nonlinear friction and dynamics in the robotic manipulator. A finite-time SMC (FSMC) surface and finite-time sliding mode controller are constructed to obtain faster error convergence than the conventional infinite-time based SMC. By adding prescribed constraint control term to a finite-time SMC to compensate for unknown disturbance and uncertainties, a robust control scheme can be designed as well as faster convergence control. In addition, simpler controller structure is built by using feed-forwarding upper bound coefficients of each manipulator dynamic parameters instead of model-based control or adaptive observer to estimate unknown manipulator parameters. Simulation and experimental evaluations highlight the efficacy of the proposed control scheme for an articulated robotic manipulator.
In this paper, sliding mode control (SMC) is designed and applied to an elastic structure to suppress some of its vibration modes. The system is an elastic beam clamped on one end and the designed controller uses only the deflection measurement of the free end. The infinite dimensional mathematical model of the beam is reduced to an ordinary differential equation set to represent the behavior of required modes. Since the states of the finite dimensional model are not physically measurable quantities, an observer is designed to estimate these states by measuring the tip deflection of the beam. The performance of the observer is important because the observed states are used in the SMC design. In this study, by using the output information, an observer is designed and tested to estimate the states of the finite dimensional model of the beam. Then the designed SMC is applied to the experimental beam system which gives satisfactory suppressed vibrations.
An algorithm for a hybrid controller consists of a sliding mode control part and a fuzzy logic part which ar purposely for nonlinear systems. The sliding mode part of the solution is based on "eigenvalue/vector"-type controller is used as the backstepping approach for tracking errors. The fuzzy logic part is a Mamdani fuzzy model. This is designed by applying sliding mode control (SMC) method to the dynamic model. The main objective is to keep the update dynamics in a stable region by used SMC. After that the plant behavior is presented to train procedure of adaptive neuro-fuzzy inference systems (ANFIS). ANFIS architecture is determined and the relevant formulation for the approach is given. Using the error (e) and rate of error (de), occur due to the difference between the desired output value (yd) and the actual output value (y) of the system. A dynamic adaptation law is proposed and proved the particularly chosen form of the adaptation strategy. Subsequently VSC creates a sliding mode in the plant behavior while the parameters of the controller are also in a sliding mode (stable trainer). This study considers the ANFIS structure with first order Sugeno model containing nine rules. Bell shaped membership functions with product inference rule are used at the fuzzification level. Finally the Mamdani fuzzy logic which is depends on adaptive neuro-fuzzy inference systems structure designed. At the transferable stage from ANFIS to Mamdani fuzzy model is adjusted for the membership function of the input value (e, de) and the actual output value (y) of the system could be changed to trapezoidal and triangular functions through tuning the parameters of the membership functions and rules base. These help adjust the contributions of both fuzzy control and variable structure control to the entire control value. The application example, control of a mass-damper system is considered. The simulation has been done using MATLAB. Three cases of the controller will be considered: for backstepping sliding-mode controller, for hybrid controller, and for adaptive backstepping sliding-mode controller. A numerical example is simulated to verify the performances of the proposed control strategy, and the simulation results show that the controller designed is more effective than the adaptive backstepping sliding mode controller.
Nonlinear robust attitude controller for 3-axis stabilized spacecraft is designed. Robust stability analysis for nonlinear spacecraft system with disturbance is conducted. External disturbances and parametric uncertainties decrease Spacecraft's attitude pointing accuracy. Sliding Mode Control(SMC) provides stability of system in the face of these disturbances and uncertainties. The concept of quadratic boundedness and quadratic stability are applied to the robust analysis for the nonlinear spacecraft system subject to bounded disturbance torques. Numerical simulation is conducted to compare the analysis result and actual nonlinear simulation. The simulation show that analysis result is valid.
Kim, Su-Jin;Kim, Min-Chan;Park, Seung-Kyu;Ahn, Ho-Kyun;Kwak, Gun-Pyong;Yoon, Tae-Sung
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.11
no.2
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pp.316-321
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2007
[ $H{\infty}$ ] controller, which shows robustness for disturbances and noises, can not be used in the case of uncertain system parameters. Even if the $H{\infty}$ controller can be designed for the parameter uncertain system, its performance can be deteriorated. Therefore, in this paper, the robustness of $H{\infty}$ controller is improved by using the SMC(Sliding Mode Control). The LMI based $H{\infty}$ controller is designed first and then SMC controller is added.
In this paper, a design methodology of fuzzy sliding mode control scheme for a hydraulic elevator controlled by inverter is presented. The proposed scheme uses a fuzzy sliding mode controller(FSMC), which is designed based on the similarity between the fuzzy logic control(FLC) and the sliding mode control(SMC). The proposed method has advantages that the stability and the robustness of the FLC are proved and ensured by the sliding mode control law, and the computation burden could be reduced greatly. The validity and the effectiveness of the proposed control method have been shown through the real world industrial application results.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.20
no.1
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pp.108-118
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2017
In this paper, the path tracking controller for a surface vessel based on the sliding mode control (SMC) with the switching law is proposed. In order to have no restriction on movement and improved tracking performance, the proposed control system is developed as follows: First, the kinematic and dynamic models in Cartesian coordinates are considered to solve the singularity problem at the origin. Second, the new multiple sliding surfaces are designed with the SMC and approach angle concept to solve the under-actuated property. Third, the switching control system is designed to improve tracking performance. To prove the stability of the proposed switching system under the arbitrary switching, the Lyapunov stability analysis method with the common Lyapunov function is used. Finally, the computer simulations are performed to demonstrate the performance, effectiveness and stability of the proposed tracking controller of a surface vessel.
In this study, the fuzzy approximator and sliding mode control (SMC) scheme are considered. An adaptive sliding mode control is proposed based on the SMC theory. This proposed control scheme is that a adaptive law is utilized to approximate the unknown function f by fuzzy logic system in designing the sliding mode controller for the nonlinear system. In order to reduce the approximation errors, the differences of nonlinear function and fuzzy approximator, an adaptive law is also intoduced and the stability of proposed control scheme are proven with simple adaptive law and roburst adaptive law. This proposed control scheme is applied to a single link robot arm.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2003.09a
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pp.419-426
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2003
An efficient procedure using LQR method for determining optimal sliding surfaces appropriate for different controller types is provided. The parametric evaluation of the dynamic characteristics of sliding surfaces is peformed in terms of SMC controller performance of single-degree-of-freedom(SDOF) systems. The control force limit is considered in this procedure. Numerical simulations for multi-degree-of-freedom(MDOF) systems verify the effectiveness of proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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