• 제목/요약/키워드: fuzzy Lyapunov

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연속시간 다항식 퍼지 시스템을 위한 강인한 H 외란 감쇠 제어 (Robust H Disturbance Attenuation Control of Continuous-time Polynomial Fuzzy Systems)

  • 장용훈;김한솔;주영훈;박진배
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제22권6호
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    • pp.429-434
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    • 2016
  • This paper introduces a stabilization condition for polynomial fuzzy systems that guarantees $H_{\infty}$ performance under the imperfect premise matching. An $H_{\infty}$ control of polynomial fuzzy systems attenuates the effect of external disturbance. Under the imperfect premise matching, a polynomial fuzzy model and controller do not share the same membership functions. Therefore, a polynomial fuzzy controller has an enhanced design flexibility and inherent robustness to handle parameter uncertainties. In this paper, the stabilization conditions are derived from the polynomial Lyapunov function and numerically solved by the sum-of-squares (SOS) method. A simulation example and comparison of the performance are provided to verify the stability analysis results and demonstrate the effectiveness of the proposed stabilization conditions.

퍼지 관측기와 퍼지 가변구조제어를 이용한 천정주행 크레인의 적응형 흔들림 억제 궤적추종제어 (Adaptive Anti-Sway Trajectory Tracking Control of Overhead Crane using Fuzzy Observer and Fuzzy Variable Structure Control)

  • 박문수;좌동경;홍석교
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제13권5호
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    • pp.452-461
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    • 2007
  • Adaptive anti-sway and trajectory tracking control of overhead crane is presented, which utilizes Fuzzy Uncertainty Observer(FUO) and Fuzzy based Variable Structure Control(FVSC). We consider an overhead crane system which can be decoupled into the actuated and unactuated subsystems with its own lumped uncertainty such as parameter uncertainties and external disturbance. First, a new method for anti-sway control using FVSC is proposed to improve the conventional method based on Lyapunov direct method, while a conventional trajectory tracking control law using feedback linearization is directly adopted. Second, FUO is designed to estimate one of the two lumped uncertainties which can compensate both of them, based on the fact that two lumped uncertainties are coupled with each other. Then, an adaptive anti-sway control is proposed by incorporating the proposed FVSC and FUO. Under the condition that the observation error is Uniformly Ultimately Bounded(UUB) within an arbitrarily shrinkable region, the overall closed-loop system is shown to be Globally Uniformly Ultimately Bounded(GUUB). In addition, the Global Asymptotic Stability(GAS) of it is shown under the vanishing disturbance assumption. Finally, the effectiveness of the proposed scheme has been confirmed by numerical simulations.

Digital Fuzzy Control of Nonlinear Systems Using Intelligent Digital Redesign

  • Lee, Ho-jae;Kim, Hag-bae;Park, Jin-bae;Cha, Dae-bum;Joo, Young-hoon
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제11권7호
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    • pp.621-627
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    • 2001
  • In this paper, a novel and efficient global intelligent digital redesign technique for a Takagi-Sugeno (TS) fuzzy system is addressed. The proposed method should be notably discriminated from the previous works in that in allows us to globally match the states of the closed-loop TS fuzzy system with the pre-designed continuous-time fuzzy-model-based controller and those with the digitally redesigned fuzzy-model-based controller, and further to guarantee the stabilizability by the redesigned controller in the sense of Lyapunov. Sufficient conditions for the global state-matching and the stability of the digitally controller system are formulated in terns of linear matrix inequalities (LMIs). The Duffing-like chaotic oscillator is simulated and demonstrated, to validate the effectiveness of the proposed digital redesign technique, which implies the safe applicability to the digital control system.

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비선형 시스템에서의 백스테핑 기법을 이용한 새로운 퍼지 외란 관측기 설계 (Novel Fuzzy Disturbance Observer based on Backstepping Method For Nonlinear Systems)

  • 백재호;이희진;박민용
    • 전자공학회논문지SC
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    • 제47권2호
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    • pp.16-24
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    • 2010
  • 본 논문은 불특정한 외란을 가진 비선형 시스템에서의 백스태핑 기법을 이용한 새로운 퍼지 외란 관측가 설계 방법을 제안한다. 먼저, 퍼지 논리 시스템을 이용하여 불특정한 외란을 관측하기 위한 관측 입력을 가진 퍼지 외란 관측기를 설계한다. 제안된 외란 관측기가 불특정한 외란을 관측하는 것을 증명하기 위해 와란 관측 오차 시스템을 도입한다. 백스태핑 기법을 도입하여 각 단계에서의 퍼지 외란 관측기의 파라마터 적응 규칙과 외란 관측기의 관측 입력을 유도하고 외란 오차 시스템의 안정성을 증명한다. 제안된 외란 관측기의 명확성을 증명하기 위해서 모의 실험 예제들을 제공한다.

불확실성을 가지는 전기 구동 논홀로노믹 이동 로봇의 궤적 추종을 위한 강인 적응 퍼지 백스테핑 제어 (Robust Adaptive Fuzzy Backstepping Control for Trajectory Tracking of an Electrically Driven Nonholonomic Mobile Robot with Uncertainties)

  • 신진호
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제18권10호
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    • pp.902-911
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    • 2012
  • This paper proposes a robust adaptive fuzzy backstepping control scheme for trajectory tracking of an electrically driven nonholonomic mobile robot with uncertainties and actuator dynamics. A complete model of an electrically driven nonholonomic mobile robot described in this work includes all models of the uncertain robot kinematics with a nonholonomic constraint, the uncertain robot body dynamics with uncertain frictions and unmodeled disturbances, and the uncertain actuator dynamics with disturbances. The proposed control scheme uses the backstepping control approach through a kinematic controller and a robust adaptive fuzzy velocity tracking controller. The presented control scheme has a voltage control input with an auxiliary current control input rather than a torque control input. It has two FBFNs(Fuzzy Basis Function Networks) to approximate two unknown nonlinear robot dynamic functions and a robust adaptive control input with the proposed adaptive laws to overcome the uncertainties such as parameter uncertainties and external disturbances. The proposed control scheme does not a priori require the accurate knowledge of all parameters in the robot kinematics, robot dynamics and actuator dynamics. It can also alleviate the chattering of the control input. Using the Lyapunov stability theory, the stability of the closed-loop robot control system is guaranteed. Simulation results show the validity and robustness of the proposed control scheme.

A Study on an Adaptive Robust Fuzzy Controller with GAs for Path Tracking of a Wheeled Mobile Robot

  • Nguyen, Hoang-Giap;Kim, Won-Ho;Shin, Jin-Ho
    • International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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    • 제10권1호
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    • pp.12-18
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    • 2010
  • This paper proposes an adaptive robust fuzzy control scheme for path tracking of a wheeled mobile robot with uncertainties. The robot dynamics including the actuator dynamics is considered in this work. The presented controller is composed of a fuzzy basis function network (FBFN) to approximate an unknown nonlinear function of the robot complete dynamics, an adaptive robust input to overcome the uncertainties, and a stabilizing control input. Genetic algorithms are employed to optimize the fuzzy rules of FBFN. The stability and the convergence of the tracking errors are guaranteed using the Lyapunov stability theory. When the controller is designed, the different parameters for two actuator models in the dynamic equation are taken into account. The proposed control scheme does not require the accurate parameter values for the actuator parameters as well as the robot parameters. The validity and robustness of the proposed control scheme are demonstrated through computer simulations.

강인 퍼지 이론을 이용한 풍력 터빈의 가변 속도 제어 (Variable Speed Control of Wind Turbines Using Robust Fuzzy Algorithm)

  • 성화창;박진배;주영훈
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제18권1호
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    • pp.1-6
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    • 2008
  • 본 논문에서는 퍼지 이론을 이용한 풍력 터빈의 변화 속도 제어에 관해 다루고자 한다. 일반적인 풍력 터빈의 변화 속도는 복잡한 비선형성으로 나타내어지며, 플랜트를 구성하는 각 파라미터의 수치 역시 불확실하다. 이와 같은 복잡성을 해결하기 위하여, 우리는 비선형성 및 불확실성에 강인한 퍼지 제어 이론을 제안하고자 한다. 우선 풍력 터빈의 변화 속도에 대한 정확한 퍼지 모델링을 수행하게 된다. 그리고 재해석된 Takagi-Sugeno (T-S) 퍼지 모델에 적합한 제어기를 설계하게 되며, 리아푸노프 안정도에 기반한 시스템의 안정도를 증명하게 된다. 마지막으로, 가상 시뮬레이션을 통해 제안된 기법의 효율성을 입증하게 된다.

근사화 오차 유계 추정을 이용한 비선형 시스템의 적응 퍼지 슬라이딩 모드 제어 (Adaptive Fuzzy Sliding Mode Control for Nonlinear Systems Using Estimation of Bounds for Approximation Errors)

  • 서삼준
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제15권5호
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    • pp.527-532
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    • 2005
  • 본 논문에서 불확실한 근사화 오차 유계 추정을 이용한 불확실한 비선형 계통에 대한 적응 퍼지 슬라이딩 모드 제어기를 제안하였다. 계통 출력이 기준 출력을 추종하기 위해 시스템의 불확실성은 결론부 파라미터의 적응 알고리즘에 의해 온라인으로 조정되는 IF-THEN 규칙을 가지는 퍼지 시스템에 의해 근사화하였다. 또한 근사화 오차가 미지의 상수에 의해 유계된다는 가정 하에 리아프노프 합성법으로 근사화 오차 유계 추정 알고리즘을 제안하였다. 전체 제어 시스템은 제어기내의 모든 신호가 균등 유계이고 추종오차가 점근 안정함을 보장한다. 제안한 적응 퍼지 슬라이딩 모드 제어기의 성능을 도립진자 계통에 대한 컴퓨터 모의실험을 통해 입증하였다.

채터링 감소를 위한 퍼지 슬라이딩 섹터 제어 (Fuzzy-Sliding-Sector Control for Chattering Reduction)

  • 한종길;손영수
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제4권3호
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    • pp.211-216
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    • 2009
  • 채터링 현상은 VSS의 주요한 약점이며 이 문제를 극복하기위하여 많은 연구들이 발표되었다. 슬라이딩 섹터 이론이 최근에 발표되었으며, 본 논문에서는 섹터 내부에 연속입력함수를 가진 슬라이딩 섹터이론을 이용하여 시변 경계층을 가진 퍼지제어를 제안하고, 슬라이딩 섹터에 리아프노프 함수를 이용하여 안정도를 분석한다. 역진자 시스템에 컴퓨터 시물레이션을 통하여 채터링 현상의 제거를 확인한다.

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Robust Switching-Type Fuzzy-Model-Based Output Tracker

  • Lee, Ho-Jae;Park, Jin-Bae;Joo, Young-Hoon
    • International Journal of Control, Automation, and Systems
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    • 제3권3호
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    • pp.411-418
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    • 2005
  • This paper discusses an output-tracking control design method for Takagi-Sugeno fuzzy systems with parametric uncertainties. We first represent the concerned system as a set of uncertain linear systems. The tracking problem is then converted into a stabilization problem thereby leading to a more feasible control design procedure. A sufficient condition for robust practical output tracking is derived in terms of a set of linear matrix inequalities. A numerical example for a flexible-joint robot-arm model has been demonstrated, to convincingly show effectiveness of the proposed system modeling and control design.