In this paper, a design of an integral augmented nonlinear optimal variable structure system(INOVSS) is presented for the prescribed output control of uncertain MIMO systems under persistent disturbances. This algorithm basically concerns removing the problems of the reaching phase and combining with the nonlinear optimal control theory. By means of an integral nonlinear sliding surface, the reaching phase is completely removed. The ideal sliding dynamics of the integral nonlinear sliding surface is obtained in the form of the nonlinear state equation and is designed by using the nonlinear optimal control theory, which means the design of the integral nonlinear sliding surface and equivalent control input. The homogeneous $2{\upsilon}(\kappa)$ form is defined in order to easily select the $2{\upsilon}$ or even $(\kappa)-form$ higher order nonlinear terms in the suggested sliding surface. The corresponding nonlinear control input is designed in order to generate the sliding mode on the predetermined transformed new surface by means of diagonalization method. As a result, the whole sliding output from a given initial state to origin is completely guaranteed against persistent disturbances. The prediction/predetermination of output is enable. Moreover, the better performance by the nonlinear sliding surface than that of the linear sliding surface can be obtained. Through an illustrative example, the usefulness of the algorithm is shown.
One of the most effective countermeasures for mitigating cable vibration is to install mechanical dampers near the anchorage of the cable. Most of the dampers used in the field are so-called passive dampers where their parameters cannot be changed once designed. The parameters of passive dampers are usually determined based on the optimal damper force obtained from the universal design curve for linear dampers, which will provide a maximum additional damping for the cable. As the optimal damper force is chosen based on a predetermined principal vibration mode, passive dampers will be most effective if cable undergoes single-mode vibration where the vibration mode is the same as the principal mode used in the design. However, in the actual engineering practice, multi-mode vibrations are often observed for cables. Therefore, it is desirable to have dampers that can suppress different modes of cable vibrations simultaneously. In this paper, MR dampers are proposed for controlling multi-mode cable vibrations, because of its ability to change parameters and its adaptability of active control without inquiring large power resources. Although the highly nonlinear feature of the MR material leads to a relatively complex representation of its mathematical model, effective control strategies can still be derived for suppressing multi-mode cable vibrations based on nonlinear modelling, as proposed in this paper. Firstly, the nonlinear Bouc-wen model is employed to accurately portray the salient characteristics of the MR damper. Then, the desired optimal damper force is determined from the universal design curve of friction dampers. Finally, the input voltage (current) of MR damper corresponding to the desired optimal damper force is calculated from the nonlinear Bouc-wen model of the damper using a piecewise linear interpolation scheme. Numerical simulations are carried out to validate the effectiveness of the proposed control algorithm for mitigating multi-mode cable vibrations induced by different external excitations.
Nowadays DC-DC converter has been used widely in electronic production. It has a high requirement in wide input voltage, load variations, stability, providing a fast transient response and the most important thing is that it can be applied easily and efficiently. However, it is not easy to be controlled because of nonlinear system. This study introduces a fuzzy linear control design method for nonlinear systems with optimal $H^{\infty}$ robustness performance. First, the Takagi and Sugeno fuzzy linear model is employed to approximate a nonlinear system. Next, based on the fuzzy linear model, a fuzzy controller is developed to stabilize the nonlinear system, and at the same time the effect of external disturbance on control performance is attenuated to a minimum level. Thus based on the fuzzy linear model, ��$H^{\infty}$ performance design can be achieved in nonlinear control systems. Linear matrix inequality (LMI) techniques are employed to solve this robust fuzzy control problem. PI control structure is used and the control gains are determined based on $H^{\infty}$ control.
This paper presents an approach for designing a fuzzy logic-based adaptive SVC damping In controller for damping low frequency power oscillations. Power systems are often subject to low Frequency electro-mechanical oscillations resulting from electrical disturbances. Generally, power system stabilizers are designed to provide damping against this kind of oscillations. Another means to achieve damping is to design supplementary damping controllers that are equipped with SVC. Various approaches are available for designing such controllers, many of which are based on the concepts of damping torque and others which treat the damping controller design as a generic control problem and apply various control theories on it. In our proposed approach, linear optimal controllers are designed and then a fuzzy logic tuning mechanism is constructed to generate a single control signal. The controller uses the system operating condition and a fuzzy logic signal tuner to blend the control signals generated by two linear controllers, which are designed using an optimal control method. First, we design damping controllers for the two extreme conditions; the control action for intermediate conditions is determined by the fuzzy logic tuner. The more the operating condition belongs to one of the two fuzzy sets, the stronger the contribution of the control signal from that set in the output signal. Simulation studies done on a one-machine infinite-bus and a four-machine two-area test system, show that the proposed fuzzy adaptive damping SVC controller effectively enhances the damping of low frequency oscillations.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.23
no.5
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pp.630-636
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1999
In this paper in optimal modulation controller for position control and anti-sway of container crane systems is designed by a recursive algorithm that determines the state weighting matrix Q of a linear quadratic performance. The optimal modulation controller is based on optimal control. The basic feature of the recursive algorithm is the reduction of the number of iterations as well as minimization of the calculations involved So in order to obtain a mathematical model which rep-resents the equation of motion of the trolley and load Lagrange equation is used. The optimal modulation controller has been verified and simulated to show that it is robust when a load dis-turbance is applied and a reference is changed.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.19
no.3
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pp.217-234
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2015
In this tutorial the theoretical background of LQ optimal guidance is reviewed, starting from calculus of variations. LQ optimal control is then introduced and applied to missile guidance to obtain the basic form of LQ optimal guidance laws. Extension of LQ optimal guidance methodology for handling weighted cost function, dynamic lag associated with the missile dynamics and the autopilot, constrained impact angle, and constrained impact time is also described with a brief discussion on the asymptotic properties of the optimal guidance laws. Furthermore, an introduction to polynomial guidance and generalized impactangle-control guidance, which are closed related with LQ optimal guidance, is provided to demonstrate the current status of missile guidance techniques.
This paper is implemented a control algorithm in order to be stable and minimized to entire train traffic system at delayed case. Signal ing system is described wi th algebraic equations given for train headway, Discrete-event simulation principles are reviewed and a demonstration block signaling model using the technique is implemented. Train congestion at station entrance for short headway operation is demonstrated and the propagation of delays along a platform of trains from any imposed delay to the leading train is also shown. A rail way signaling system is by nature a distributed operation with event triggered at discrete intervals. Although the train kinematic variables of position, velocity, and acceleration are continually changing, the changes are triggered when the trains pass over section boundaries and arrive at signals and route switches. This paper deals with linear-mode1ing, stability and optimal control for the traffic on such metro line of the model is reconstructed in order to adapt the circuits. This paper propose optimal control laws wi th state feedback ensuring the stability of the modeled system for circuits. Simulation results show the benefit to be expected from an efficient traffic control. The main results are summarized as follows: 1. In this paper we develop a linear model describing the traffic for both loop lines, two state space equations have been analyzed. The first one is adapted to the situation where a complete nominal time schedule is available while second one is adapted when only the nominal time interval between trains is known, in both cases we show the unstability of the traffic when the proceeding train is delayed following properties, - They are easily implemented at law cost on existing lines. - They ensure the exponetial stability of loop system. 2. These control laws have been tested on a traffic simulation software taking into the non-linearites and the physical constraints on a metro line. By means of simulation, the efficiency of the proposed optimal control laws are shown.
We state the necessary conditions on optimizing the parameters which the damping differential operators contain in abstract linear damped second order evolution equation on the Gelfand five fold.
In this study, a design method to obtain a robust optimal regulator for linear multivariable system is presented. When assigning eigenvalues of linear multivatiable system , the feedback gain is not unique. So we can assign robustness index to optimality so that we can fully use the remained degree of freedom.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.24
no.2
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pp.52-60
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2020
This paper deals with an optimal output tracking control for open-cycle liquid propellant rocket engine. For this purpose, we modeled simplified mathematical model of open-cycle liquid propellant rocket engine and designed optimal output feedback control system using combustion chamber pressure. For design the closed-loop system of open-cycle liquid propellant rocket engine, we designed optimal output feedback linear quadratic tracking control system using the linearized model and demonstrated the performance of the controller through numerical simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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