In this paper, an adaptive fuzzy sliding mode controller (AFSMC) is designed to reduce dynamic responses of seismically excited structures. In the conventional sliding mode control (SMC), direct implementation of switching-type control law leads to chattering phenomenon which may excite unmodeled high frequency dynamics and may cause vibration in control force. Attenuation of chattering and its harmful effects are done by using fuzzy controller to approximate discontinuous part of the sliding mode control law. In order to prevent time-consuming obtaining of membership functions and reduce complexity of the fuzzy rule bases, adaptive law based on Lyapunov function is designed. To demonstrate the performance of AFSMC method and to compare with that of SMC and fuzzy control, a linear three-story scaled building is investigated for numerical simulation based on the proposed method. The results indicate satisfactory performance of the proposed method superior to those of SMC and fuzzy control.
To optimize controller design and improve static and dynamic performances of three-phase four-leg inverter systems, a compound control method that combines state feedback and quasi-sliding mode variable structure control is proposed. The linear coordinate change matrix and the state variable feedback equations are derived based on the mathematical model of three-phase four-leg inverters. Based on system relative degrees, sliding surfaces and quasi-sliding mode controllers are designed for converted linear systems. This control method exhibits the advantages of both state feedback and sliding mode control. The proposed controllers provide flexible dynamic control response and excellent stable control performance with chattering suppression. The feasibility of the proposed strategy is verified by conducting simulations and experiments.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.11
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pp.1954-1961
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2008
Microgrid usually consists of a cluster of distributed generators(DGs), energy storage systems and loads, and can operate in the grid-connected mode and the islanded mode. This paper presents detailed descriptions of two different options for controlling the active power of DGs in the microgrid. One is regulating the power injected by the unit to a desired amount(Unit output power control) and the other is to regulate the flow of active power in the feeder where the unit is installed to a constant(Feeder flow control). Frequency-droop characteristics are used to achieve good active power sharing when the microgrid operates in the islanded mode. The change in the frequency and the active power output of DGs are investigated according to the control mode and the configuration of DGs when the microgrid is disconnected from the main grid. From the analysis, this paper proposes a method to determine the droop constant of DGs operating in the feeder flow control mode. Simulation results using the PSCAD/EMTDC are presented to validate the approach, which shows good performance as opposed to the conventional one.
Park, Sung-Youl;Kim, Joo-Ha;Jung, Ah-Jin;Choi, Se-Wan
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.21
no.3
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pp.200-206
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2016
In the microgrid, inverters for energy storage system are generally constructed in a parallel structure because of capacity expandability, convenience of system maintenance, and reliability improvement. Parallel inverters are required to provide stable voltage to the critical load in PCC and to accurately share the current between each inverter. Furthermore, when islanding occurs, the inverters should change its operating mode from grid-connected mode to stand-alone mode. However, during clearing time and control mode change, the conventional control method has a negative impact on the critical load, that is, severe fluctuating voltage. In this study, a parallel operation control method is proposed. This method provides seamless mode transfer for the entire transition period, including clearing time and control mode change, and has accurate current sharing between each inverter. The proposed control method is validated through simulation and experiment.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.26
no.5
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pp.402-408
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2016
In this paper, a new approach to the terminal sliding mode control using adaptive fuzzy sliding surfaces is proposed. The idea behind this approach is to utilize an adaptive sliding surface, in which the slope of the surface is updated on line using a SISO fuzzy logic inference system. We expanded the concepts of terminal sliding mode controller and proposed the terminal sliding mode control input with continuous reaching laws. The computer simulation results have shown the improved performance of the proposed control approach in terms of a decrease in the reaching and settling times and chattering free as compared to the conventional terminal sliding mode control with a fixed sliding surface. The proposed controller has also an advantage that has less computational burden to the conventional terminal sliding mode control using one-directional fuzzy rules.
This paper presents a novel approach to the design of an adaptive fuzzy sliding mode controller for depth control of an autonomous underwater vehicle (AUV). So far, AUV's dynamics are highly nonlinear and the hydrodynamic coefficients of the vehicles are difficult to estimate, because of the variations of these coefficients with different operating conditions. These kinds of difficulties cause modeling inaccuracies of AUV's dynamics. Hence, we propose an adaptive fuzzy sliding mode control with novel fuzzy adaptation technique for regulating vertical positioning in presence of parametric uncertainty and disturbances. In this approach, two fuzzy approximator are employed in such a way that slope of the linear sliding surface is updated by first fuzzy approximator, to shape tracking error dynamics in the sliding regime, while second fuzzy approximator change the supports of the output fuzzy membership function in the defuzzification inference module of fuzzy sliding mode control (FSMC) algorithm. Simulation results shows that, the reaching time and tracking error in the approaching phase can be significantly reduced with chattering problem can also be eliminated. The effectiveness of proposed control strategy and its advantages are indicated in comparison with conventional sliding mode control FSMC technique.
This paper presents an observer-based chattering free robust optimal control scheme to regulate the total power of a nuclear reactor. The non-linear model of nuclear reactor is linearized around a steady state operating point to obtain a linear model for which an optimal second order integral sliding mode controller is designed. A second order integral sliding mode observer is also designed to estimate the unmeasurable states. In order to avoid the chattering effect, the discontinuous input of both observer and controller are designed using the super-twisting algorithm. The proposed controller is realized by combining an optimal linear tracking controller with a second order integral sliding mode controller to ensure minimum control effort and robustness of the closed-loop system in the presence of uncertainties. The condition for the selection of gains of discontinuous control based on the super-twisting algorithm is derived using a strict Lyapunov function. Performance of the proposed observer based control scheme is demonstrated through non-linear simulation studies.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.13
no.1
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pp.15-18
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2007
We consider the problem of designing a static output feedback sliding mode control law for linear dynamical systems with mismatched uncertainties in the state matrix. We assume that an output dependent sliding surface guaranteeing the quadratic stability of the sliding mode dynamics is given, the reachability condition is not required to be satisfied globally, and the output feedback sliding mode control law complises both linear and discontinuous parts. We reduce the problem of designing the linear part of the sliding mode control law to a simple LMI problem which offers design flexibility for combining various useful convex design specifications. Our approach does not require state transformation and it can be applied to mismatched uncertain systems.
This paper presents a new stochastic controller applied on the vibration control system under irregular disturbances based on the mode selection scheme. Measured displacement and frequency characteristics are simultaneously used in designing a mode selecting controller. This technique is validated by applying to the suppression problem of a flexible beam with randomly vibrated circumstances. The presented method, called Mode Selecting Stochastic Controller, uses the frequency measurement of the flexible system based on a Fast-Fourier transformation algorithm. This controller is constructed by combining mode selection method with previous known Stochastic Controller in real time: Numerical simulations and several experiments are conducted to validate the proposed method. The performance of the proposed method is compared with a stochastic controller developed recently. This method was improved compared with previous one.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.3
no.4
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pp.338-345
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1998
The mathematical interpretation of a practical sampler which is useful to obtain the small signal models for the peak and average current mode controls is proposed. Due to the difficulties in applying the Shannons sampling theorem to the analysis of sampling effects embedded in the current mode control, several different approaches have been reported. However, these approaches require the information of the inductor current in a discrete expression, which restricts the application of the reported method only to the peak current mode control. In this paper, the mathematical expressions of sampling effects on a current loop which can directly apply the Shannons sampling theorem are newly proposed, and applied to the modeling of the peak current mode control. By the newly derived models of a practial smapler, the models in a discrete time domain and a continuous time domain are obtained. It is expected that the derived models are useful for the control loop design of power supplies. The effectiveness of the derived models are verified through the simulation and experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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