An active Fault Tolerant Model Predictive Control (FTMPC) using Fuzzy scheduler is developed. Fault tolerant Control (FTC) system stages are broadly classified into two namely Fault Detection and Isolation (FDI) and fault accommodation. Basically, the faults are identified by means of state estimation techniques. Then using the decision based approach it is isolated. This is usually performed using soft computing techniques. Fuzzy Decision Making (FDM) system classifies the faults. After identification and classification of the faults, the model is selected by using the information obtained from FDI. Then this model is fed into FTC in the form of MPC scheme by Takagi-Sugeno Fuzzy scheduler. The Fault tolerance is performed by switching the appropriate model for each identified faults. Thus by incorporating the fuzzy scheduled based FTC it becomes more efficient. The system will be thereafter able to detect the faults, isolate it and also able to accommodate the faults in the sensors and actuators of the Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) process while the conventional MPC does not have the ability to perform it.
Model predictive control algorithm requires a relevant model of the system to be controlled. Unfortunately, the first principle model describing a polymerization reaction system has a large number of parameters to be estimated. Thus there is a need for the identification and control of a polymerization reactor system by using available input-output data. In this work, the polynomial auto-regressive moving average (ARMA) models are employed as the input-output model and combined into the nonlinear model predictive control algorithm based on the successive linearization method. Simulations are conducted to identify the continuous styrene polymerization reactor system. The input variables are the jacket inlet temperature and the feed flow rate whereas the output variables are the monomer conversion and the weight-average molecular weight. The polynomial ARMA models obtained by the system identification are used to control the monomer conversion and the weight-average molecular weight in a continuous styrene polymerization reactor It is demonstrated that the nonlinear model predictive controller based on the polynomial ARMA model tracks the step changes in the setpoint satisfactorily. In conclusion, the polynomial ARMA model is proven effective in controlling the continuous styrene polymerization reactor.
These days many scientists make studies of feedback control system for stability on non-linear state and for the maneuver of flying objects. These feedback control systems have to satisfy trajectory condition and angular conditions, that is to say, controllability and stability simultaneously to achieve mission. In this paper, a design methods using model based control system which consists of spiral predictive model, Q-function included into generalized-work function is shown. It is made a clear that the proposed algorithm using SPM maneuvers for controllability and stability at the same time is successful in attaining our purpose. The feature of the proposed algorithm is illustrated by simulation results. As a conclusion, the proposed algorithm is useful for the control of moving objects.
The time delay in servo control on LonWorks/IP Virtual Device Network (VDN) is highly stochastic in nature. LonWorks/IP VDN induced time delay deteriorates the performance and stability of the real-time distributed control system and hinders an effective preventive and predictive maintenance. Especially in real-time distributed servo applications on the factory floor, timely response is essential for predictive and preventive maintenance. In order to guarantee the stability and performance of the system for effective preventive and predictive maintenance, LonWorks/IP VDN induced time delay needs to be predicted and compensated for. In this paper position control simulation of DC servo motor using Zero Phase Error Tracking Controller (ZPETC) as a feedforward controller, and Internal Model Controllers (IMC) based on Smith predictor with disturbance observer as a feedback controller is performed. The validity of the proposed control scheme is demonstrated by comparing the IMC based on Smith predictor with disturbance observer.
Kim, Sun-Jang;Lee, Sang-Moon;Kim, Sang-Un;Won, Sang-Chul
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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pp.1435-1437
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2003
In this paper, we proposed static output feedback model predictive control for Wiener models. We adopted polytopic uncertainty description of Wiener Model Predictive Control (WMPC) algorithms for considering output nonlinearities. Robust stability conditions have been presented under which the closed loop stability of static output feedback MPC is guaranteed. The proposed control law is determined from the static output feedback WMPC based on the current estimated state with explicit satisfaction of input constraints.
The steering systems of all-terrain cranes have been developed with various control strategies for the stability and drivability. To optimally control the input steering angle, an accurate mathematical model that represents the actual crane dynamics is required. The derivation of an accurate mathematical model to optimally control the steering angle, however, is difficult since the steering-control strategy generally varies with the magnitude of the crane's longitudinal velocity, and the postures of the crane's working parts vary while it is being driven. To address this problem, this paper proposes an automatic steering-control algorithm that is based on the MPC (model predictive control) with a disturbance observer for all-terrain cranes. The designed disturbance observer of this study was used to estimate the error between the base steering model and the actual crane. A model predictive controller was used for the computation of the optimal steering angle, along with the use of the base steering model with an estimated uncertainty. Performance evaluations of the designed control algorithms were conducted based on a curved-path scenario in the Matlab/Simulink environment. The performance-evaluation results show a sound reference-path-tracking performance despite the large uncertainties.
This paper presents an application study of a model predictive control based commercial package PCTP to real chemical processes. The first case study concerns a product purity control of a splitter process which distillates styrene from undesired component ethyl-benzene produced from ethyl-benzene dehydrogenation reaction. The second case study is about a temperature control of ethyl-benzene dehydrogenation reactor and an excess oxygen control of the fired heater. Optimum control structure for MPC application is developed for each case study. The application results show a significant improvement in control performance and stability.
This paper offers two Maximum Power Point Tracking (MPPT) systems for Photovoltaic (PV) applications. The first MPPT method is based on a fixed frequency Model Predictive Control (MPC). The second MPPT technique is based on the Predictive Hysteresis Control (PHC). An experimental demonstration shows that the proposed techniques are fast, accurate and robust in tracking the maximum power under different environmental conditions. A DC/DC converter with a high voltage gain is obligatory to track PV applications at the maximum power and to boost a low voltage to a higher voltage level. For this purpose, a high gain Switched Inductor Quadratic Boost Converter (SIQBC) for PV applications is presented in this paper. The proposed converter has a higher gain than the other transformerless topologies in the literature. It is shown that at a high gain the proposed SIQBC has moderate efficiency.
In this paper, we presented a predictive control technique, which is based on wavelet neural network (WNN), for the control of chaotic systems whose precise mathematical models are not available. The WNN is motivated by both the multilayer feedforward neural network definition and wavelet decomposition. The wavelet theory improves the convergence of neural network. In order to design predictive controller effectively, the WNN is used as the predictor whose parameters are tuned by error between the output of actual plant and the output of WNN. Also the training method for the finding a good WNN model is the Extended Kalman algorithm which updates network parameters to converge to the reference signal during a few iterations. The benefit of EKF training method is that the WNN model can have better accuracy for the unknown plant. Finally, through computer simulations, we confirmed the performance of the proposed control method.
Since the advanced control technique such as model predictive control has been introduced to industrial plant, there have been many progresses in the process control. As a way to improve the control performance, the on-line process optimizer was integrated with the advance controller. In this study, a control technique which improves the control. As the number of changes by the optimizer is increased, the control performance of the proposed algorithm is improved. Its control performance is shown via an numerical example.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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