• 제목/요약/키워드: Stability and Control Derivative

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BLDCM 의 속도 제어를 위한 퍼지 P+ID 제어기 설계 (Design of a Fuzzy P+ID controller for brushless DC motor speed control)

  • 김영식;이창구;김성중
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 D
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    • pp.2161-2163
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    • 2002
  • The PID type controller has been widely used in industrial application doc to its simply control structure, ease of design and inexpensive cost. However control performance of the PID type controller suffers greatly from high uncertainty and nonlinearity of the system, large disturbances and so on. This paper presents a hybrid fuzzy logic proportional plus conventional integral derivative controller (Fuzzy P+ID). In comparison with a conventional PID controller, only one additional parameter has to be adjusted to tune the Fuzzy P+ID controller. In this case, the stability of a system remains unchanged after the PID controller is replaced by the Fuzzy P+ID controller without modifying the original controller parameters. Finally, the proposed hybrid Fuazy P+ID controller is applied to BLDC motor drive. Simulation results demonstrated that the control performance of the proposed controlled is better than that of the conventional controller.

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A generalized ANFIS controller for vibration mitigation of uncertain building structure

  • Javad Palizvan Zand;Javad Katebi;Saman Yaghmaei-Sabegh
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제87권3호
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    • pp.231-242
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    • 2023
  • A novel combinatorial type-2 adaptive neuro-fuzzy inference system (T2-ANFIS) and robust proportional integral derivative (PID) control framework for intelligent vibration mitigation of uncertain structural system is introduced. The fuzzy logic controllers (FLCs), are designed independently of the mathematical model of the system. The type-1 FLCs, have a limited ability to reduce the effect of uncertainty, due to their fuzzy sets with a crisp degree of membership. In real applications, the consequent part of the fuzzy rules is uncertain. The type-2 FLCs, are robust to the fuzzy rules and the process parameters due to the fuzzy degree of membership functions and footprint of uncertainty (FOU). The adaptivity of the proposed method is provided with the optimum tuning of the parameters using the neural network training algorithms. In our approach, the PID control force is obtained using the generalized type-2 neuro-fuzzy in such a way that the stability and robustness of the controller are guaranteed. The robust performance and stability of the presented framework are demonstrated in a numerical study for an eleven-story seismically-excited building structure combined with an active tuned mass damper (ATMD). The results indicate that the introduced type-2 neuro-fuzzy PID control scheme is effective to attenuate plant states in the presence of the structured and unstructured uncertainties, compared to the conventional, type-1 FLC, type-2 FLC, and type-1 neuro-fuzzy PID controllers.

선박의 동적위치유지 시스템을 위한 Sliding Mode 제어 연구 (A Study on a Sliding Mode Control Algorithm for Dynamic Positioning System of a Vessel)

  • 김영식;홍장표
    • 한국항해항만학회지
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    • 제47권4호
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    • pp.256-270
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    • 2023
  • 본 연구에서는 선박 또는 해양구조물에 설치되는 터렛(Turret)과 같이 제어 대상의 무게 중심 주변이 아닌 임의 지점을 운동 중심으로 선정하여 제어할 수 있는 동적위치유지(Dynamic positioning; DP)용 슬라이딩모드(Sliding mode) 제어기를 연구하였다. 이러한 슬라이딩모드 제어기는 선박 및 해양구조물 동역학 모델의 불확실성, 시공간에서 변화하는 미지의 해양환경에 의한 외력, DP 제어시스템의 과도 성능을 고려한 제어가 가능하다. 선박 및 해양구조물의 임의 지점을 기준으로 제어하기 위해 제어 대상의 기구학 방정식에 포함되는 자코비안(Jacobian) 행렬을 수정하여 슬라이딩모드 제어기를 설계하였다. 제어기의 강건성(Robustness)을 확보하기 위해 슬라이딩모드 제어기 설계에 리아프노프(Lyapunov) 안정도 판별 이론을 적용하였다. 일반적으로 DP 제어에서 제어기의 강건성 확보를 위해 PD(Proportional derivative) 제어 알고리즘 기반의 이득 스케줄링(Gain scheduling)을 사용한다. 그러나 이득 스케줄링을 적용하기 위한 적절한 이득을 찾는 것은 DP 시스템 적용을 복잡하게 만든다. 따라서 본 연구에서는 이러한 선박 및 해양구조물 DP 제어기의 복잡성을 해소하기 위해 슬라이딩모드 제어 알고리즘을 고려하였다. 제안된 슬라이딩모드 제어 알고리즘의 유효성을 검증하기 위해 시간 영역 시뮬레이션을 구현하였으며, 제어 알고리즘의 성능평가에 활용되었다. 제안된 슬라이딩모드 제어기의 유효성 검토를 위해 일반적인 PD 제어 알고리즘을 적용한 DP 제어 시뮬레이션 결과와 비교하였다.

채터 안정성 해석을 이용한 자기베어링 밀링 주축의 제어기 설계 연구 (Study on Controller Design for an Active Magnetic Bearing Milling Spindle Using Chatter Stability Analysis)

  • 경진호;박종권;노승국
    • 한국공작기계학회:학술대회논문집
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    • 한국공작기계학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.440-445
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    • 2002
  • The characteristic equation for regenerative chatter loop including a delay element replaced by a rational function is presented by a linear differential-difference equation, accounting for the dynamics of the AMB controllers, the uncut chip thickness equation and the cutting process as well as the rigid spindle dynamics itself. The chatter stability analysis of a rigid milling spindle suspended by 5-axes active magnetic bearings(AMBs) is also performed to investigate the influences of the damping and stiffness coefficients of AMBs on the chatter free cutting conditions, as they are allowed to vary within the stable region formed by the AMB control gains. Several cutting tests varying the derivative gains of the AMB were performed to investigate the regenerative chatter vibrations, and it was concluded that the theoretical analysis results are in good consistency with the test results.

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조속기의 CUT-OFF 특성을 반영한 에너지 함수 유도 및 응용 (The Derivation and Application of Energy Function Reflecting the Governor Cut-off Property)

  • 문영현;김형준;류헌수;조병훈;김세호
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1996년도 추계학술대회 논문집 학회본부
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    • pp.84-87
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    • 1996
  • This paper presents a energy function to reflect the control effect of speed governor which has a cut-off property which means position and rate limit The proposed energy function satisfies the semi-negativeness of its time derivative and well reflects the parameters of speed governor to the energy function. The transient stability analysis by the direct method for the single machine infinite bus system has been conducted with the use of the proposed energy function, which shows that the results by the direct method well agree with that by the conventional time simulation method. This thesis shows a possibility of more accurate stability analysis by taking into account the cut-off property of speed governor's output.

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유전알고리듬을 이용한 비균일 하중을 받는 구조물의 지지위치 최적화 연구 (A Study on the Supporting Location Optimization a Structure Under Non-Uniform Load Using Genetic Algorithm)

  • 이영신;박주식;김근홍
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제28권10호
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    • pp.1558-1565
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    • 2004
  • It is important to determine supporting locations for structural stability when a structure is loaded with non-uniform load or supporting locations as well as the number of the supporting structures are restricted by the problem of space. Moreover, the supporting location optimization of complex structure in real world is frequently faced with discontinuous design space. Therefore, the traditional optimization methods based on derivative are not suitable Whereas, Genetic Algorithm (CA) based on stochastic search technique is a very robust and general method. The KSTAR in-vessel control coil installed in vacuum vessel is loaded with non- uniform electro-magnetic load and supporting locations are restricted by the problem of space. This paper shows the supporting location optimization for structural stability of the in-vessel control coil. Optimization has been performed by means of a developed program. It consists of a Finite Element Analysis interfaced with a Genetic Algorithm. In addition, this paper presents an algorithm to find an optimum solution in discontinuous space using continuous design variables.

시간지연시스템의 안정성에 관한 연구동향 (Stability on Time Delay Systems: A Survey)

  • 박부견;이원일;이석영
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제20권3호
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    • pp.289-297
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    • 2014
  • This article surveys the control theoretic study on time delay systems. Since time delay systems are infinite dimensional, there are not analytic but numerical solutions on almost analysis and synthesis problems, which implies that there are a tremendous number of approximated solutions. To show how to find such solutions, several results are summarized in terms of two different axes: 1) theoretic tools like integral inequality associated with the derivative of delay terms, Jensen inequality, lower bound lemma for reciprocal convexity, and Wirtinger-based inequality and 2) various candidates for Laypunov-Krasovskii functionals.

변위ㆍ정보와 SPR 필터를 이용한 대형 우주 구조물의 강인 제어기에 관한 연구 (Robust Controllers for Large Space Structures Using an SPR Filter and Displacement Feedback)

  • 손영익;심형보;조남훈
    • 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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    • 제52권9호
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    • pp.520-525
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    • 2003
  • A robust controller for large space structures(LSS) is studied from passivity point of view. While velocity sensors are commonly used for proportional-derivative (PD) control law to stabilize large space structures, if the structure can be controlled without velocity measurements, it is desirable against the failure of velocity sensors and for the cost reduction of the sensing system. In a recent result a dynamic output feedback control law has been provided using only displacement measurements. This paper presents a passivity-based controller design method and provides an alternative stability analysis tool for the previous displacement feedback robust control law. The closed-loop system can be viewed as a feedback interconnection of a passivated large space structure (LSS) and a strictly positive real (SPR) system.

아음속 초음속 패널법을 이용한 항공기 안정성 미계수 예측 (Estimation of Aircraft Stability Derivatives Using a Subsonic-supersonic Panel Method)

  • 공효준;이형로;김범수;이승수
    • 한국항공우주학회지
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    • 제40권5호
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    • pp.385-394
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    • 2012
  • 아음속-초음속 패널법(panel method)을 이용하여 항공기의 정적 안정성 미계수와 동적 안정성 미계수 및 조종미계수를 예측할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 사용된 코드는 아음속-초음속 소스(source)와 말굽 와류(elementary horse shoe vortex)의 분포를 사용하고, 그 분포의 크기는 얇은 물체 근사(thin body approximation)을 적용하여 간략히 한 경계 조건을 이용하여 계산하였다. 항공기에 부착된 물체 좌표계에서 준정상(quasi-steady) 해석을 통해서 항공기 3축의 댐핑 계수를 예측하였다. 개발된 코드는 삼각날개(delta-wing)의 중립점(neutral point), 롤, 피치 댐핑 계수의 이론치와 비교하여 검증하였다. 마지막으로 F-18의 정적, 동적 안정성 미계수와 조종 미계수를 풍동 시험치와 계산치에 비교하여 개발한 코드의 정확성과 유용성을 확인하였다.

BLDC 전동기의 속도 제어를 위한 퍼지 P+ID 제어기 설계 (The Design of Fuzzy P+ID Controller for Brushless DC Motor Speed Control)

  • 김영식;김성중
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제7권5호
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    • pp.823-829
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    • 2006
  • 본 논문에서는 기존의 PID 제어기의 P 부분만을 퍼지 논리제어기로 대체한 퍼지 P+ID 제어기를 제안하였으며. 제안된 퍼지 P+ID 제어기는 단지 하나의 제어파라미터만을 추가하여 기존 PID 제어기를 조절하기 때문에 쉽게 설계 할 수 있으며, PID 제어기의 구조를 유지함으로서 기존 장치의 하드웨어 부분을 수정할 필요가 없다. 또한, 퍼지 P+ID 제어기는 기존 PID 제어기와 비교해서 충분한 안정성을 보여주며, 구조가 단순하고 계산 량이 적어 제어기의 동조시간을 기존의 퍼지 제어기에 비해서 많이 줄일 수 있는 장점이 있다. 제안된 Fuzzy P+ID 제어기를 BLDC 모터에 적용하여, 시뮬레이션 및 실험을 통하여 본 논문에서 제안한 제어기가 기존의 제어기보다 제어성능이 우수함을 확인하였다.

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