본 논문은 뉴트럴 타입 시간 지연을 갖는 네트워크 제어 시스템의 안정도 분석 및 제어기 설계에 대해서 논의한다. 네트워크상에서 발생하는 뉴트럴 타입 시간 지연을 모델링하며, 전체 네트워크 제어 시스템은 뉴트럴 타입 시간 지연을 가지는 비선형 시스템이 된다. 네트워크 제어 시스템을 TS(Takagi-Sugeno) 퍼지 시스템으로 모델링한다. 제안하는 퍼지 제어기를 모델링하는 네트워크 제어 시스템과 같은 멤버쉽 함수를 가지게 설계한다. 전체 폐루프 시스템의 안정도를 시간 지연 간격에 종속적이게 분석하고, 네트워크 제어 시스템을 안정화 시키는 퍼지 제어기 설계를 위한 충분조건을 유도한다. 제안된 필요 중분조건을 선형 행렬 부등식의 형태로 나타내고, 해를 통하여 퍼지 제어기의 이득 값을 설계한다. 예제를 통하여 제안된 이론의 타당성을 확인한다.
This paper presents a novel control methodology for communication network based nonlinear systems with time delay nature. We construct a nominal nonlinear control law for representing a linear model and a reset control system which is aimed for corrective control strategy to compensate system error due to uncertain time delay through wireless communication network. Next, online neural control approach is proposed for overcoming nonstationary statistical nature in the network topology. Additionally, DBN (Dynamic Bayesian Network) technique is accomplished for modeling of its dynamics in terms of casuality, which is then utilized for estimating prediction of system output. We evaluate superiority and reliability of the proposed control approach through numerical simulation example in which a nonlinear inverted pendulum model is employed as a networked control system.
본 논문은 확률특성을 갖는 네트워크 기반 제어시스템(NCS; Networked Control Systems)을 위하여 동적 베이시안 네트워크(DBN; Dynamic Bayesian Networks)와 신경회로망 기법을 이용한 지능제어기법을 제안한다. 신경회로망은 시변 시간지연을 갖는 비선형 시스템의 실시간 오차를 보상하기 위한 제어기의 최적화에 적용된다. 모듈화 신경회로망이 구성되며 이것은 제어기의 파라미터를 출력한다 가장 간단한 DBN 구조인 마코브 체인(MC; Markov Chain)이 구성되며 NCS의 랜덤 관측값을 모델링에 적용되며 예측 제어기의 구성에 또한 사용된다. 제안한 제어기법은 위성시스템의 자세제어에 적용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 성능을 검증하였다.
본 논문에서는 무선 센서 네트워크를 위한 비선형 네트워크 제어 시스템의 출력 궤환 분산 퍼지 제어기를 설계한다. 특히나, 분산 제어를 위한 네트워크 제어 시스템은 출력의 패킷 손실과 입력 전송 실패를 가진다고 가정한다. 제어기 설계를 위해 먼저 비선형 하위 시스템의 Takagi-Sugeno (T-S) 퍼지 모델을 제시하고, 각 하위 시스템에 대한 출력 궤환 분산 퍼지 제어기를 설계한다. 제안된 제어기를 포함한 폐루프 시스템의 안정도 조건을 Lyapunov 방정식을 통하여 구하고, 구해진 안정도 조건을 선형 행렬 부등식으로 나타내어, 이를 통해 제어기의 이득값을 구한다. 모의실험을 통하여 제어기의 효용성을 평가한다.
This paper presents a stabilization method for NCS (Networked Control Systems) with two additive time-varying delays. Each time delay component between the plant and the controller has different characteristics depending on communication network, and has the upper and lower bounds. The time delay occurring from the controller to the plant has an effect on the time delay occurring from the plant to the controller, and the relationship between two delays is taken into account on the stability analysis. Based on the two additive delay components and the bound conditions, the appropriate Lyapunov-Krasovskii functional and the LMI (Linear Matrix Inequality) method derive the stability condition and the $H_{\infty}$ norm constraint for time-varying delayed NCS. Simulation results are finally given to demonstrate the effectiveness of the proposed method.
In this paper, we present a new control and monitoring technique for a power system using CAN(Controller Area Network). Feedback control systems having co'ntrol loops closed through a network(i.e. Ethernet, ControlNet, CAN) are called NCSs(Networked Control Systems). The major problem of NCSs is the variation of stability property according to time delay including network-induced delay and computation delay in nodes. We present a new stability analysis method of NCSs with time delay exploiting a state-space model of LTI(Linear Time Invariant) interconnected systems. The proposed method can determine a proper sampling period of NCSs that preserves stability performance even in NCSs with a dynamic controller. We design CAN nodes which can transmit control and monitoring data through CAN bus and apply these to NCSs for a power system. The results of the experiment validate effectiveness of our control and monitoring technique for a power system.
This paper finds solutions for using ZigBee in wireless networked control system (WNCS). The round trip time delay and packet loss rate of the WNCS are measured. On the basis of these measured data, a playback buffer is used to solve the variable time delay in WNCS, and a Smith predictor is introduced to compensate for the time delay. The WNCS was able to be actually constructed to perform DC motor position control with 40 Hz sampling frequency.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제1권4호
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pp.412-430
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2003
In many practical problems in signal processing and control, the signal values are often restricted to belong to a finite number of levels. These questions are generally referred to as "finite alphabet" problems. There are many applications of this class of problems including: on-off control, optimal audio quantization, design of finite impulse response filters having quantized coefficients, equalization of digital communication channels subject to intersymbol interference, and control over networked communication channels. This paper will explain how this diverse class of problems can be formulated as optimization problems having finite alphabet constraints. Methods for solving these problems will be described and it will be shown that a semi-closed form solution exists. Special cases of the result include well known practical algorithms such as optimal noise shaping quantizers in audio signal processing and decision feedback equalizers in digital communication. Associated stability questions will also be addressed and several real world applications will be presented.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제6권3호
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pp.444-452
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2008
We propose an intelligent predictive control approach for a nonlinear networked control system (NCS) with time-varying delay and random observation. The control is given by the sum of a nominal control and a corrective control. The nominal control is determined analytically using a linearized system model with fixed time delay. The corrective control is generated online by a neural network optimizer. A Markov chain (MC) dynamic Bayesian network (DBN) predicts the dynamics of the stochastic system online to allow predictive control design. We apply our proposed method to a satellite attitude control system and evaluate its control performance through computer simulation.
In this paper the networked control systems (NCS) problem is discussed where plants and controllers are distributed and interconnected by a common network. NCS is designed with LQ regulator and applied to an inverted pendulum accounting for the multiple time delays. We are to deals with a networked control system with a single controller, multiple sensors and multiple actuators. Since these parts are distributed, they are interconnected by communication networks. An NCS with LQ regulator is designed and applied to an inverted pendulum as a benchmark plant to check its performance under time delays induced by the network. Network induced delays are composed of two parts. One is the delay from controller to plant, and another is from plant to controller. They are assumed to be constant in this paper, and the plant and controller are discretized. To apply the LQ regulator the NCS model is transformed to a standard model with delayed states as state variable. And real network induced delay is measuring in TCP/IP network assuming that two delays are constant.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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