IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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제4권6호
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pp.391-402
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2015
In this paper, we present implementation of backward movement control of truck-trailer vehicles using a fuzzy mode-based control scheme considering practical constraints and computational overhead. We propose a fuzzy feedback controller where output is predicted with the delay of a unit sampling period. Analysis and design of the proposed controller is very easy, because it is synchronized with sampling time. Stability analysis is also possible when quantization exists in the implementation of fuzzy control architectures, and we show that if the trivial solution of the fuzzy control system without quantization is asymptotically stable, then the solutions of the fuzzy control system with quantization are uniformly ultimately bounded. Experimental results using a toy truck show that the proposed control system outperforms a conventional system.
In this paper, an observer-based adaptive controller is proposed to control the longitudinal motion of vehicles. The standard gradient method is used to estimate the vehicle parameters, mass, time constant, etc. The inter-vehicle spacing and its derivatives are estimated by using the sliding mode cascade observer introduced in this paper. It is shown that the proposed adaptive controller is uniformly ultimately bounded. It is also shown that the errors of the relative distance, the relative velocity and the relative acceleration asymptotically converge to zero. The simulation results are presented to investigate the effectiveness of the proposed method.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제5권3호
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pp.269-282
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2007
This paper presents a robust control method via the intelligent adaptive backstepping design technique for stable walking of nine-link biped robots with unknown model uncertainties and external disturbances. In our control structure, the self recurrent wavelet neural network(SRWNN) which has the information storage ability is used to observe the uncertainties of the biped robots. The adaptation laws for all weights of the SRWNN are induced from the Lyapunov stability theorem, which are used for on-line controlling biped robots. Also, we prove that all signals in the closed-loop adaptive system are uniformly ultimately bounded. Through computer simulations of a nine-link biped robot with model uncertainties and external disturbances, we illustrate the effectiveness of the proposed control system.
A direct adaptive state-feedback controller for highly nonlinear systems is proposed. This paper considers uncertain or ill-defined nonaffine nonlinear systems and employs a static fuzzy logic system (FLS). The employed FLS estimates. and adaptively cancels an unknown plant nonlinearity using its proved universal approximation property. A control law and adaptive laws for unknown fuzzy parameters and bounding constant are established so that the whole closed-loop system is stable in the sense of Lyapunov. The tracking error is guaranteed to be uniformly asymptotically stable rather than uniformly ultimately bounded with the aid of an additional robustifying control term. No a priori knowledge of an upper bound on an lumped uncertainty is required.
This paper proposes an adaptive sliding mode control method for trajectory tracking of nonholonomic mobile robots with model uncertainties and external disturbances. The kinematic model represented by polar coordinates are considered to design a robust control system. Wavelet neural networks (WNNs) are employed to approximate arbitrary model uncertainties in dynamics of the mobile robot. From the Lyapunov stability theory, we derive tuning algorithms for all weights of WNNs and prove that all signals of an adaptive closed-loop system are uniformly ultimately bounded.
ELAIW, A.M.;ELNAHARY, E.KH.;SHEHATA, A.M.;ABUL-EZ, M.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제22권1호
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pp.29-62
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2018
We investigate a class of HIV infection models with two kinds of target cells: $CD4^+$ T cells and macrophages. We incorporate three distributed time delays into the models. Moreover, we consider the effect of humoral immunity on the dynamical behavior of the HIV. The viruses are produced from four types of infected cells: short-lived infected $CD4^+$T cells, long-lived chronically infected $CD4^+$T cells, short-lived infected macrophages and long-lived chronically infected macrophages. The drug efficacy is assumed to be different for the two types of target cells. The HIV-target incidence rate is given by bilinear and saturation functional response while, for the third model, both HIV-target incidence rate and neutralization rate of viruses are given by nonlinear general functions. We show that the solutions of the proposed models are nonnegative and ultimately bounded. We derive two threshold parameters which fully determine the positivity and stability of the three steady states of the models. Using Lyapunov functionals, we established the global stability of the steady states of the models. The theoretical results are confirmed by numerical simulations.
This paper addresses two interrelated problems concerning the tracking control of pod propulsion unmanned surface vessel (USV), namely, the modeling of pod propulsion USV, and tracking controller design. First, based on MMG modeling theory, the model of pod propulsion USV is derived. Furthermore, a practical adaptive neural tracking controller is proposed by backstepping technique, neural network approximation and adaptive method. Meanwhile, unlike some existing tracking methods for surface vessel whose control algorithms suffer from "explosion of complexity", a novel neural shunting model is introduced to solve the problem. Using a Lyapunov functional, it is proven that all error signals in the system are uniformly ultimately bounded. The advantages of the paper are that first, the underactuated characteristic of pod propulsion USV is proved; second, the neural shunting model is used to solve the problem of "explosion of complexity", and this is a combination of knowledge in the field of biology and engineering; third, the developed controller is able to capture the uncertainties without the exact information of hydrodynamic damping structure and the sea disturbances. Numerical examples have been given to illustrate the performance and effectiveness of the proposed scheme.
Liu, Wenxin;Sarangapani, Jagannathan;Venayagamoorthy, Ganesh K.;Liu, Li;Wunsch II, Donald C.;Crow, Mariesa L.;Cartes, David A.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제5권5호
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pp.526-538
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2007
This paper presents a neural network based decentralized excitation controller design for large-scale power systems. The proposed controller design considers not only the dynamics of generators but also the algebraic constraints of the power flow equations. The control signals are calculated using only local signals. The transient stability and the coordination of the subsystem control activities are guaranteed through rigorous stability analysis. Neural networks in the controller design are used to approximate the unknown/imprecise dynamics of the local power system and the interconnections. All signals in the closed loop system are guaranteed to be uniformly ultimately bounded. To evaluate its performance, the proposed controller design is compared with conventional controllers optimized using particle swarm optimization. Simulations with a three-machine power system under different disturbances demonstrate the effectiveness of the proposed controller design.
본 논문은 다수의 구동기 고장을 가진 유연 관절 로봇의 적응 고장 수용 제어기를 제안한다. 다수의 구동기 고장의 크기와 일어나는 시간은 알려지지 않는다고 가정한다. 구동기 고장을 수용하기 위해 추종 오차의 수렴율과 오버슈트의 최대치로 특성화된 미리 정의된 성능을 보장하는 유계 조건을 갖는 적응 고장 수용 제어기를 설계한다. 르아프노브 안정도 이론을 이용하여 페루트 시스템의 모든 신호가 준 전역적이고 균일하고 궁극적으로 유계됨을 증명하고 추종 오차가 미리 정의된 성능 유계에서 벗어나지 않음을 보인다.
2-Axis Pan and Tilt Motion Platform, a complex multivariate non-linear system, may incur any disturbance, thus requiring system controller with robustness against various disturbances. In this study, we designed an adaptive backstepping compensated controller by estimating the disturbance and error using the Radial Basis Function Neural Network (RBF NN). In this process, Uniformly Ultimately Bounded (UUB) was demonstrated via Lyapunov and stability was confirmed. By generating progressive disturbance to the irregular frequency and amplitude changes, it was verified for various environmental disturbances. In addition, by setting the RBF NN input vector to the minimum, the estimated disturbance compensation process was analyzed. Only two input vectors facilitated compensatory function of RBF NN via estimating the modeling and control error values as well as irregular disturbance; the application of the process resulted in improved backstepping controller performance that was confirmed through simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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