A non-clipped semi-active stochastic optimal control strategy for nonlinear structural systems with MR dampers is developed based on the stochastic averaging method and stochastic dynamical programming principle. A nonlinear stochastic control structure is first modeled as a semi-actively controlled, stochastically excited and dissipated Hamiltonian system. The control force of an MR damper is separated into passive and semi-active parts. The passive control force components, coupled in structural mode space, are incorporated in the drift coefficients by directly using the stochastic averaging method. Then the stochastic dynamical programming principle is applied to establish a dynamical programming equation, from which the semi-active optimal control law is determined and implementable by MR dampers without clipping in terms of the Bingham model. Under the condition on the control performance function given in section 3, the expressions of nonlinear and linear non-clipped semi-active optimal control force components are obtained as well as the non-clipped semi-active LQG control force, and thus the value function and semi-active nonlinear optimal control force are actually existent according to the developed strategy. An example of the controlled stochastic hysteretic column is given to illustrate the application and effectiveness of the developed semi-active optimal control strategy.
In this paper, a new design methodology for the optimal control of nonlinear systems described by the TS(Takagi-Sugeno) fuzzy model is proposed. First, a new theorem concerning the optimal stabilizing control of a general nonlinear dynamic system is proposed. Next, based on the proposed theorem and the inverse optimal approach, an optimal controller synthesis procedure for a TS fuzzy system is given, Also, it is shown that the optimal controller can be found by solving a linear matrix inequality problem. Finally, the proposed method is applied to the attitude control of a rigid spacecraft to demonstrate its validity.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제5권5호
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pp.515-525
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2007
In this paper, we develop a co-design methodology of stochastic optimal controllers and network parameters that optimizes the overall quality of control (QoC) in networked control systems (NCSs). A new dynamic model for NCSs is provided. The relationship between the system stability and performance and the sampling frequency is investigated, and the analysis of co-design of control and network parameters is presented to determine the working range of the sampling frequency in an NCS. This optimal sampling frequency range is derived based on the system dynamics and the network characteristics such as data rate, time-delay upper bound, data-packet size, and device processing time. With the optimal sampling frequency, stochastic optimal controllers are designed to improve the overall QoC in an NCS. This co-design methodology is a useful rule of thumb to choose the network and control parameters for NCS implementation. The feasibility and effectiveness of this co-design methodology is verified experimentally by our NCS test bed, a ball magnetic-levitation (maglev) system.
Kim Min-Chan;Ahn Ho-Kyun;Kwak Gun-Pyong;Nam Jing-Rak
Journal of information and communication convergence engineering
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제2권3호
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pp.198-201
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2004
In this paper, the discrete optimal control is made to have the robust property of Sliding mode controller. A augmented system with a virtual state is constructed for this objective and noble sliding surface is constructed based on this system. The sliding surface is the same as the optimal control trajectory in the original system. The states follow the optimal trajectory even if there exist uncertainties. The reaching phase problem of sliding mode control is disappear in this method.
A remote control strategy for vehicles in Intelligent Vehicle Highway System (IVHS) is considered. An optimal scheduling of a limited communication channel is proposed for lead vehicle control in a platoon. The optimal scheduling problem is to find the optimal communication sequence that minimizes the cost obtained inherently by an optimal control without the communication constraint. In this paper, the PID control law which guarantees the string stability is used for the lead vehicle control. The fact that the PID control law is equivalent to the approximately linear quadratic tracker allows to obtain the performance measure to find an optimal sequence. Simulations are conducted with five maneuvering platoons to evaluate the optimality of the obtained sequence.
제어로봇시스템학회 1993년도 한국자동제어학술회의논문집(국제학술편); Seoul National University, Seoul; 20-22 Oct. 1993
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pp.155-159
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1993
In this paper, we consider the problem of a stochastic optimal switching control, which can be applied to the control of a system with uncertain demand such as a control problem of a power plant. The dynamic programming method is applied for the formulation of the optimal control problem. We solve the system of Quasi-Variational Inequalities(QVI) using an algoritlim which involves the finite difference approximation and contraction mapping method. A mathematical example of the optimal switching control is constructed. The actual performance of the algorithm is also tested through the solution of the constructed example.
In this paper, a new development in the time optimal control theory in sliding mode control systems for multi-quadrant buck converters with a variable load is presented. In general, the closed-loop time optimal control system is applied to multi-quadrant buck converters for output regulation, so that an optimal switching surface is obtained. Moreover, an adjusted optimal sliding mode controller is suggested which adjusts the controller parameters to give an optimal switching surface. In addition, a description of the transient response of the closed-loop system is proposed and used to damp any output or input disturbances in minimum time. Numerical simulations and experimental results are employed to demonstrate that the output regulation time and transient performances of dc/dc converters using the proposed technique are improved effectively when compared to the classical sliding mode control method.
The general time optimal control law provides the optimal solution for a minimum time control problem. But in most real systems with disturbances and model uncertainties, the time optimal control law leads to chattering effect. This chattering effect can cause the system to be unstable. Therefore, we propose a robust optimal control algorithm for the nonlinear second order systems with model uncertainty. The proposed algorithm is combined with bang-bang control and sliding mode control. Thus the proposed algorithm has two state space regions to implement to control algorithm. In each region, the appropriate linear or nonlinear feedback control law is used satisfying the dynamic system equations. Simulation results show the superiority of the proposed controller in comparison with pure time optimal control(bang-bang control).
When a manipulator makes contact with an object having position uncertainty, performance measures vary considerably with the control law. To achieve the optimal solution for this problem, an unique objective function that weights time and impact force is suggested and is solved with the help of variational calculus. The resulting optimal velocity profile is then modified to define a sliding mode for the impact and force control. The sliding mode control technique is used to achieve the desired performance. Sets of experiments are performed, which show superior performance compared to any existing controller.
In this paper constant-level luffing and time optimal control of a JIB crane is investigated. The crane is assumed to have only the derricking motion. the analysis of plance kinematics provides the relationship between the boom angle and the main hosit motor angle for constant-level luffing. The dynamic equations for the crane are very nonlimear, and therefore they are linearized for the application of the linear control theory. The time optimal control in the perspective of no-sway at the end of boom stroke is investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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