불확실한 순궤환 비선형 계통에 대한 스위칭 미분기 기반의 새로운 백스테핑 제어기를 제안한다. 제안된 제어기에서는 점근적 추종 특성을 갖는 스위칭 미분기를 사용하여 백스테핑 제어기의 매 설계 단계마다 가상 제어항이 직접 근사된다. 그 결과 제어식이 매우 단순화되고 계통에 내재된 파라미터 및 구조적 불확실성과 외란이 존재함에도 불구하고 계통의 출력이 원하는 출력을 점근적으로 추종함을 증명한다. 또한 신경망이나 퍼지시스템 같은 계통의 구조적인 불확실성에 적응적으로 실시간 보상하기 위한 범용 근사기가 불필요하다. 모의실험을 통해서 제안된 제어기의 성능과 간결함을 보인다.
A tracking controller is presented for RLFJ(rigid link flexible joint) robot manipulators with only position measurements. The controller is developed based on the integrator backstepping design method and on the two observers: the first is simple linear form observer for the filtered link velocity errors and the other for the actuator velocities. The proposed controller achieves exponential tracking of link positions and velocities while keeping all internal signals bounded. It also guarantees exponential convergence of the estimated signals to their actual ones. Finally, simulation results are included to demonstrate the tracking performance.
본 연구에서는 재형상 특성을 지닌 유기적 비행 어레이의 비행 제어 시스템 설계에 대한 내용을 제안하였다. 단일 덕티드팬의 결합과 분리를 기반으로 구성되는 유기적 비행어레이는 주어진 임무나 주변 상황에 대해 유기적으로 어레이 형상을 변화시킬 수 있는 장점을 가진다. 이와 더불어 덕티드팬 비행체 기반이기 때문에 호버링이 가능하여 실내 정찰, 통신 중계, 레이더 재밍과 같은 미션에 유용하게 사용 된다. 비행 어레이의 동역학모델링은 단일 덕티드팬 비행체의 동역학 모델을 기반으로 구성되며, 비선형 제어기법을 적용하기 위해 어파인 형태의 동역학 식에 대한 유도를 수행한다. 비행체 자세 제어를 위해 Backstepping 제어기법을 적용하였으며 PID 제어기법을 통해 위치 제어 루프를 구현한다. 또한 수치 시뮬레이션을 통해 제안 된 제어기가 주어진 상황에서 충분한 성능을 보이는지를 검증하였다.
본 논문에서는 다항식형태의 비선형성을 갖는 미지의 파라미터를 갖는 2차원의 공탄성(aeroelastic) 시스템에 대한 제어기 설계를 다룬다. 특히 제어기구현에 사용되는 상태 및 actuator 구동기신호가 크기, 변화율 및 대역제약조건을 가지는 경우는 실현이 불가능한데, 이 경우에도 각각에 대한 필터를 사용하여 해결한다. 우선 backstepping에 기초한 오차신호를 정의하고, 명령신호 및 필터출력 신호에 대한 추적오차신호를 정의하며, 필터구성에 따른 보상된 추적오차신호를 재정의한다. 안정화를 위하여 Lyapunov함수를 도입하고, 안정성 원리에 따라 적응식을 유도한다. 시뮬레이션을 통해서 유용성을 입증한다.
A neural network based adaptive reconfigurable flight controller is presented for a class of discrete-time nonlinear flight systems in the presence of variations of aerodynamic coefficients and control effectiveness decrease caused by control surface damage. The proposed adaptive nonlinear controller is developed making use of the backstepping technique for the angle of attack, sideslip angle, and bank angle command following without two time separation assumption. Feedforward multilayer neural networks are implemented to guarantee reconfigurability for control surface damage as well as robustness to the aerodynamic uncertainties. The main feature of the proposed controller is that the adaptive controller is developed under the assumption that all of the nonlinear functions of the discrete-time flight system are not known accurately, whereas most previous works on flight system applications even in continuous time assume that only the nonlinear functions of fast dynamics are unknown. Neural networks learn through the recursive weight update rules that are derived from the discrete-time version of Lyapunov control theory. The boundness of the error states and neural networks weight estimation errors is also investigated by the discrete-time Lyapunov derivatives analysis. To show the effectiveness of the proposed control law, the approach is i]lustrated by applying to the nonlinear dynamic model of the high performance aircraft.
In this paper, implementation of obstacle avoidance of a nonholonomic mobile robot in unstructured environment is introduced. To avoid obstacles, first, a reference collision-free path for the MR is generated off-line using HJB-based optimal path planning method. A controller is designed using integrator backstepping method for tracking the generated reference path. To implement the designed controller, a control system are needed and composed of camera system and PIC-based controller. The workspace is observed by a ceiling-mounted USB camera as part of an un-calibrated camera system. Thus the positional information of the MR is updated frequently and the MR can get the useful inputs for its tracking controller. The whole control system is realized by integrating a computer with PIC-based microprocessor using wireless communication: the image processing control module and path planning module serve as high level computer control while the device control serves as low level PIC microprocessor control. The simulation and experimental results show the effectiveness of the designed control system.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제11권3호
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pp.143-148
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2011
In this paper, a backstepping design is proposed to achieve stabilization and synchronization for the Lorenz-Stenflo (LS) chaotic system. The proposed method is a recursive Lyapunov-based scheme and provides a systematic procedure to design stabilizing controllers. The proposed controller enables stabilization of the chaotic motion and synchronization of two identical LS chaotic systems using only a single control input. Numerical simulations are presented to validate the proposed method.
This paper presents a nonlinear method to control a DC-DC converter and track the Maximum Power Point (MPP) of a Photovoltaic (PV) system. A backstepping controller is proposed to regulate the voltage at the input of a buck-boost converter by means of Lyapunov functions. To make the control initially faster and avoid local maximum, a regression plane is used to estimate the reference voltages that must be obtained to achieve the MPP and guarantee the maximum power extraction, modifying the conventional Perturb and Observe (P&O) method. An experimental platform has been designed to verify the validity and performance of the proposed control method. In this platform, a buck-boost converter has been built to extract the maximum power of commercial solar modules under different environmental conditions.
In this paper we consider the TORA system and use backstepping to design active controllers for tracking; this problem is much more challenging than stabilization. We show that the control effort of the closed-loop system can be significantly improved by exploiting the backstepping design.
In this paper we presents a speed controller for permanent magnet synchronous motor using adaptive backstepping technique. The adaptive backstepping technique takes system nonlinearity into account in the control system design stage. The proposed control and adaptive law is proved to be asymptotically stable by the Lyapunov stability theory.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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