For feedback control of a linear dynamic system the optimum linear slace regulator (OLSR) can be implemented only if all state are available for feedback. This work demonstrates that when only the output state is available for feedback, a nonlinear controllers can be improved performance over that obtained by a proportional controller. This paper found the optimal control law by well-known dynamic programming and principles of optimality. Thus, performance of both proportional and nonlinear controllers is compared with performance of optimum linear state regulator.
This paper proposes an optimal control scheme for shaft position control using microcomputer-based state-variable feedback. In this scheme a performance index was set up in order to ruduce the overshoot and improve the steady- state response speed, and the time-variant system parameters were identified in real time for optimal control. As a result of experiment, the over-shoot was not occured and the response speed was improved 2. 9 times about proportional control. This scheme improves the performance against the variation of load and sampling time, and adding the integral control in this scheme can reduce the steady-state error without any change in response time.
A digital preview controller using optimal LQ control theory is suggested for tandem cold mills to achieve a remarkable improvement of the thickness accuracy. Optimal preview control system is constructed for each rolling stand of tandem cold mills for which the blocked noninteracting control is carried out, and it is compared with the optimal LQ control system which has only feedback control. And in the cases that all/some of disturbance inputs are previewable, full and partial preview controllers are designed, and their performance effects are compared and discussed. The simulation results show that the performance of tandem cold mills can be improved largely through partial preview control.
An alternative optimal control law formulation is introduced and compared with two different control law, a conventional linear quadratic regulator and the control law based on game theory. This formulation eliminates the undesired modes of the system by the projection of a controller onto the subspace orthogonal to that of the bad modes. In conventional LQR control law, the control performance can be improved only by using proper weighting matrices in performance index, normally, with high cost. The control law formulation by game theory may provide various ways to obtain the desired performance. The control law modified by the elimination of bad modes provides efficient ways to get rid of an undesired performance since it eliminates the exact modes which cause the bad control performance.
This paper presents an optimal performance of rear wheel steering vehicle for maneuverability. The maneuverability of vehicle is evaluated in terms of yaw rate, body slip angle and driver input. The maneuverability of vehicle can be improved by rear wheel steering system. To obtain optimal performance of rear wheel steering vehicle, the optimal control history is designed. The high dimensional trajectory optimization problem is solved by formulating a quadratic program considering rear wheel steer input. To evaluate handling performance 7 degree-of-freedom vehicle model with actuation sub-models is designed. A step steer test is conducted to evaluate rear wheel steering vehicle. A response time, a TB factor, overshoot, and yaw rate gain are investigated through objective criteria, assessment webs. The handling performance of vehicle is evaluated via computer simulations. It has been shown from simulation studies that optimal controlled rear wheel steering vehicle provides improved performance compared to others.
The design and application of optimal control technique to the rotary shearing system is mentioned in this paper. To maximize the accuracy in both shearing length and blade speed at shearing, time-varying gain patterns for closed loop control are designed on the basis of fixed terminal time constrained optimal regulator. The performance accuracy in real application has greatly improved than the conventional way of shearing control.
A vehicle suspension system performs two functions, the ride quality and the stability, which conflict with each other. An active suspension system has an external energy source, from which energy is always supplied to the system for continuous control of vehicle motion. Therefore, an active suspension system can have even more improved performance. Some control laws have been proposed for active suspension system, but in this paper, an optimal variable structure control(VSC) is proposed. The VSC method is well suited for a class of nonlinear system and can address the robustness issues to constant modelling errors and disturbances. This paper develops an optimal VSC controller and compares its performance to those of a passive suspension system and an active suspension system with an optimal controller. The transient and frequency responses are analyzed respectively.
In this paper, we propose a design method of PID controller using an improved Tabu Search. Tabu Search is improved by neighbor solution creation using Gaussian random distribution and generalized Hermite Biehler Theorem for stable bounds. The range of admissible proportional gains are determined first in closed form. Next the optimal PID gains are selected by improved Tabu Search. The results of Computer simulations represent that the proposed Tabu Search algorithm shows a fast convergence speed and a good control performance.
In this paper, a two-stage kinematic optimal design for a 3 degree of-freedom (DOF) excavator subsystem, which consists of boom, arm and bucket, is performed. The objective of the first stage is to find the optimal parameters of the joint-actuating mechanisms which maximize the force-torque transmission ratio between the hydraulic actuator and the rotating joint. The objective of the second stage is to find the optimal link parameters which maximize the isotropic characteristic of the excavator subsystem throughout the workspace. It is illustrated that kinematic/dynamic performances of the kinematically optimized excavator subsystem have improved compared to those of original HE280 excavator, with respect to three performance indices such as maximum load handling capacity, maximum velocity capability, and acceleration capability.
This paper proposes a novel fault tolerant tracking control (FTTC) scheme for a class of nonlinear systems with actuator failures based on the policy iteration (PI) algorithm and the adaptive fault observer. The estimated actuator failure from an adaptive fault observer is utilized to construct an improved performance index function that reflects the failure, regulation and control simultaneously. With the help of the proper performance index function, the FTTC problem can be transformed into an optimal control problem. The fault tolerant tracking controller is composed of the desired controller and the approximated optimal feedback one. The desired controller is developed to maintain the desired tracking performance at the steady-state, and the approximated optimal feedback controller is designed to stabilize the tracking error dynamics in an optimal manner. By establishing a critic neural network, the PI algorithm is utilized to solve the Hamilton-Jacobi-Bellman equation, and then the approximated optimal feedback controller can be derived. Based on Lyapunov technique, the uniform ultimate boundedness of the closed-loop system is proven. The proposed FTTC scheme is applied to reconfigurable manipulators with two degree of freedoms in order to test the effectiveness via numerical simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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