The purpose of this paper is to develop a scalable grey predictive controller with unavoidable random delays. Grey prediction is proposed to solve problems caused by incorrect parameter selection and to eliminate the effects of dynamic coupling between degrees of freedom (DOFs) in nonlinear systems. To address the stability problem, this study develops an improved gray-predictive adaptive fuzzy controller, which can not only solve the implementation problem by determining the stability of the system, but also apply the Linear Matrix Inequality (LMI) law to calculate Fuzzy change parameters. Fuzzy logic controllers manipulate robotic systems to improve their control performance. The stability is proved using Lyapunov stability theorem. In this article, the authors compare different controllers and the proposed predictive controller can significantly reduce the vibration of offshore platforms while keeping the required control force within an ideal small range. This paper presents a robust fuzzy control design that uses a model-based approach to overcome the effects of modeling errors. To guarantee the asymptotic stability of large nonlinear systems with multiple lags, the stability criterion is derived from the direct Lyapunov method. Based on this criterion and a distributed control system, a set of model-based fuzzy controllers is synthesized to stabilize large-scale nonlinear systems with multiple delays.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.11
no.6
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pp.477-486
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2001
In this paper , we study the problem of designing TS(Takagi-Sugeno) fuzzy controllers for the systems that can be approximated or represented by the TS fuzzy model. The main strategy used in this paper is the inverse optimal approach, in which the cost function is determined later than the Lyapunov function and its corresponding control input satisfying the design requirements such as stability, decay rate, and robustness against uncertainty. This approach is useful because it yields controllers satisfying the inherent robustness of optimal controllers as well as the considered design goals. The design procedures established in this paper are all in the from of solving LMIs(Iinear matrix inequalities). Since the LMIs arising in the design procedures can be solved within a given tolerance by the interior point methods. the design method of the paper are efficient in practice. The applicability of the proposed design procedures is demonstrated by design examples.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.6
no.1
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pp.6-13
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2002
This paper deals with the linear matrix inequality (LMI) design procedures for multi-objective Η$_2$/Η$_{\infty}$ controllers with pole-placement constraints for an inverted pendulum system modeled as convex polytopes to ensure the stabilizing regulator and tracking performances. Polytopic models with multiple linear time-invariant models linearized at some operating points are derived to design controllers overcoming the conservativeness such as a controller may have when it is designed for a model linearized at a single operating point. Multi-objective controllers are designed for polytopic models by the LMT design technique with convex algorithms. It is observed that the inverted pendulum controlled by any controller designed for each polytopic model is stabilizingly restored to the vertical angle position for initial values of larger tilt anlges.
In this paper, we deal with the stability condition of linear time-varying interval discrete systems with time-varying delays and unstructured uncertainty. For the time-varying interval discrete system which has interval matrix as its system matrices, time-varying delay time within some interval value and unstructured uncertainty which can include non-linearity and be expressed by only its magnitude, the stability condition is proposed. Compared with the previous result derived by using a upper bound solution of the Lyapunov equation, the new result is derived by the form of simple inequality based on Lyapunov stability condition and has the advantage of being more effective in checking stability. Furthermore, the proposed condition is very comprehensive, powerful and inclusive the previously published conditions of various linear discrete systems, and can be expressed by the terms of magnitudes of the time-varying delay time and uncertainty, and bounds of interval matrices. The superiority of the new condition is shown in the derivation, and the usefulness and advantage of the proposed condition are examined through numerical example.
In this paper, we deal with the stability condition of linear interval discrete systems with time-varying delays and unstructured uncertainty. For the interval discrete system which has interval matrix as its system matrices, time-varying delay time within some interval value and unstructured uncertainty which can include non-linearity and be expressed by only its magnitude, the stability condition is proposed. Compared with the previous result derived by using a upper bound solution of the Lyapunov equation, the new results are derived by the form of simple inequality based on Lyapunov stability condition and have the advantage of being more effective in stability application. Furthermore, the proposed stable conditions are very comprehensive and powerful, including the previously published stable conditions of various linear discrete systems. The superiority of the new condition is proven in the derivation process, and the utility and superiority of the proposed condition are examined through numerical example.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.40
no.3
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pp.99-108
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2003
This paper is concerned with the problem of designing a guaranteed cost state feedback controller for singular systems with time-varying delays. The sufficient condition for the existence of guaranteed cost controller, the controller design method, and the optimization problem to get the upper bound of guaranteed cost function are proposed by LMI(linear matrix inequality), singular value decomposition, Schur complements, and change of variables. Since the obtained sufficient conditions can be changed to LMI form, all solutions including controller gain and the upper bound of guaranteed cost function can be obtained simultaneously. Moreover, the proposed controller design method can be extended to the problem of robust guaranteed cost controller design method for singular systems with parameter uncertainties and time-varying delays. The validity of the proposed design algorithm is investigated through a numerical example.
Park, Sang-Hyung;Lee, Hae-Chang;Lim, Seong-Muk;Kim, Jung-Su
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.26
no.2
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pp.127-134
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2016
This paper presents a robust control of a reaction wheel inverted pendulum. To this end, a mathematical model is derived using physical laws, and then parameters in the model are identified as well. Based on the model, a robust position control is designed, which consists of two parts: swing-up control using passivity and robust stabilization control using LMI (Linear Matrix Inequality). When the pendulum starts to move, the swing-up control is applied. If the position of the pendulum is near the desired upright position, the control is switched to the robust stabilization control. This robust control is employed in order to deal with the uncertainties in the inertia of the pendulum dynamics. The performance of the proposed control scheme is validated not only simulation but also real experiment.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.12
no.4
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pp.311-316
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2002
Difficulties of the level control in the steam generator are increased due to their nonlinear characteristics. Futhermore, parameter uncertainties of the steam generator is related with control performance and stability. The efficiency of digital conversion in control systems is proved in many recent researches. In order to solve this problem, this paper suggests robust digital fuzzy controller design methodologies of the steam generator which have unstable parameters. Takagi-Sugeno (TS) fuzzy model is used to construct a fuzzy model which has uncertainties in the steam generator. In designing procedure, intelligent digital redesign method is used to control the nonlinear system. This digital controller keeps the performance of the analog controller. Simulation examples are included for ensuring the proposed control method.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.41
no.3
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pp.9-16
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2004
This paper provides an observer-based Η$\infty$ output feedback controller design method for descriptor systems with time-varying delay by just one LMI(linear matrix inequality) condition. The sufficient condition for the existence of controller and the controller design method are presented by perfect LMI approach which can be solved efficiently by convex optimization. The design procedure involves solving an LMI. Since the obtained condition can be expressed as an LMI form all variables including feedback gain and observer gain can be calculated simultaneously by Schur complement changes of variables, and singular value decomposition. Moreover, The proposed controller design algorithm can be extended to the observer-based robust Η$\infty$ output feedback controller design method for descriptor systems with parameter uncertainty and time delay. An example is given to illustrate the results.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.19
no.3
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pp.323-328
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2009
In this paper, a decentralized fuzzy output feedback controller for the nonlinear networked control system is proposed for wireless sensor network. Especially, it is assumed that the networked control system has the output packet loss and the input transmission failure. For the fuzzy control of the nonlinear subsystem, it presents Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model of each subsystem and it designs the decentralized fuzzy output feedback controller. The stability condition of the closed-loop system with the proposed controller is obtained by Lyapunov functional. The obtained stability condition is represented to the linear matrix inequality (LMI) form, and the control gain is obtained by LMI. An example is given to show the verification discussed throughout the paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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