Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.22
no.5
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pp.549-554
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2012
In this paper, we consider the optimal fuzzy filter of nonlinear discrete-time with estimation error variance constraint. First, the Takagi and Sugeno(T-S) fuzzy model is employed to approximate the nonlinear system. Next, the error state is mean square bounded, and the steady state variance of the estimation error of each state is not more than the individual predefined value. It is shown that, the addressed problem can be carried out by solving linear matrix inequality(LMI) and some algebraic quadratic matrix inequalities. Finally, some examples are provided to illustrate the design procedure and expected performance through simulations.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.36
no.12
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pp.1152-1162
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2008
This paper deals with the State-Dependent Riccati Equation (SDRE) technique for the design of helicopter nonlinear flight controllers. Since the SDRE controller requires a linear system-like structure for nonlinear motion equations, a state-dependent coefficient (SDC) factorization technique is developed in order to derive the conforming structure from a general nonlinear helicopter dynamic model. Also on-line numerical methods of solving the algebraic Riccati equation are investigated to improve the numerical efficiency in designing the SDRE controllers. The proposed method is applied to trajectory tracking problems of the helicopter and computational tips for a real time application are proposed using a high fidelity rotorcraft mathematical model.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.63
no.7
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pp.883-888
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2014
The paper describes the parameter tuning of power system stabilizer (PSS) for a power plant based on hybrid system modeling. The existing tuning method based on bode plot and root locus is well applied to keep power system stable. However, due to linearization of power system and an assumption that the parameter ratio of the lead-lag compensator in PSS is fixed, the results cannot guarantee the optimal performances to damp out low-frequency oscillation. Therefore, in this paper, hybrid system modeling, which has a DAIS (differential-algebraic-impusive-switched) structure, is applied to conduct nonlinear modeling for power system and find optimal parameter set of the PSS. The performances of the proposed method are carried out by time domain simulation with a single machine connected to infinite bus (SMIB) system.
A nonlinear dynamic simulation model from cranking to idle speed is developed to optimize the cold start process of a diesel engine. Physically-based first order nonlinear differential equations and some algebraic equations describing engine dynamics and starter motor dynamics are used to model the performance of cold starting process which is very complex and involves many components including the cold start aiding method. These equations are solved using numerical schemes to describe the starting process of a diesel engine and to study the effects of cold starting parameters. The validity of this model is examined by a cold start test at $-20^{\circ}C$. Using the developed model the effects of the important starting variables on the cold starting processes were investigated. This model can be served as a tool for designing computer aided control systems that improve cold start performance.
In this article we introduce a numerical method, named Gegenbauer wavelets method, which is derived from conventional Gegenbauer polynomials, for solving fractional initial and boundary value problems. The operational matrices are derived and utilized to reduce the linear fractional differential equation to a system of algebraic equations. We perform the convergence analysis for the Gegenbauer wavelets method. We also combine Gegenbauer wavelets operational matrix method with quasilinearization technique for solving fractional nonlinear differential equation. Quasilinearization technique is used to discretize the nonlinear fractional ordinary differential equation and then the Gegenbauer wavelet method is applied to discretized fractional ordinary differential equations. In each iteration of quasilinearization technique, solution is updated by the Gegenbauer wavelet method. Numerical examples are provided to illustrate the efficiency and accuracy of the methods.
A SMPMSM drive system is a typical nonlinear system with time-varying parameters and unmodeled dynamics. The speed outer loop and current inner loop control structures are coupled and coexist with various disturbances, which makes the speed control of SMPMSM drive systems challenging. First, an ultra-local model of a PMSM driving system is established online based on the algebraic estimation method of model-free control. Second, based on the backstepping control framework, model-free adaptive integral backstepping (MF-AIB) control is proposed. This scheme is applied to the permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive system of an electric vehicle for the first time. The validity of the proposed control scheme is verified by system simulations and experimental results obtained from a SMPMSM drive system bench test.
This paper presents linear algebraic equations in the form of recursive formula to compute elastokinematic characteristics of a suspension system. Conventional methods of elastokinematic analysis are based on nonlinear kinematic constrant equations and force equilibrium equations for constrained mechanical systems, which require complicated and time-consuming implicit computing methods to obtain the solution. The proposed linearized elastokinematic equations in the form of recursive formula are derived based on the assumption that the displacements of elastokinematic behavior of a constrained mechanical system under external forces are very small. The equations can be easily computerized in codes, and have the advantage of sharing the input data of existing general multi body dynamic analysis codes. The equations can be applied to any form of suspension once the type of kinematic joints and elastic components are identified. The validity of the method has been proved through the comparison of the results from established elastokinematic analysis software. Error estimation and analysis due to piecewise linear assumption are also discussed.
The purpose of this project is the derivation and development of techniques for the new estimation of robustness for the systems having uncertainties. The basic ideas to analyze the system which is the originally nonlinear is Lyapunov direct theorems. The nonlinear systems have various forms of terms inside the system equations and this investigation is confined in the form of bounded uncertainties. Bounded means the uncertainties are with same positive/negative range. The number of uncertainties will be the degree of freedoms in the calculation of the stability region. This is so called the robustness bounds. This proposition adopts the theoretical analysis of the Lyapunov direct methods, that is, the sign properties of the Lyapunov function derivative integrated along finite intervals of time, in place of the original method of the sign properties of the time derivative of the Lyapunov function itself. This is the new sufficient criteria to relax the stability condition and is used to generate techniques for the robust design of control systems with structured perturbations. Using this relaxing stability conditions, the selection of Lyapunov candidate function is of various forms. In this paper, the quadratic form is selected. this generated techniques has been demonstrated by recent research interest in the area of robust control design and confirms that estimation of robustness bounds will be improved upon those obtained by results of the original Lyapunov method. In this paper, the symbolic algebraic procedures are utilized and the calculating errors are reduced in the numerical procedures. The application of numerical procedures can prove the improvements in estimations of robustness for one-and more structured perturbations. The applicable systems is assumed to be linear with time-varying with nonlinear bounded perturbations. This new techniques will be extended to other nonlinear systems with various forms of uncertainties, especially in the nonlinear case of the unstructured perturbations and also with various control method.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.18
no.2
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pp.141-149
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2005
This paper deals with formulations of the energy equilibrium equation by an introduction of the algebraic description, quarternion, which meets conservations of system energy for the equation of motion. Then the equation is discretized to analyze the dynamits analysis of flexible multibody systems in such a way that the work done by the constrained force completely is eliminated. Meanwhile, Rodrigues parameters we used to express the finite rotation lot the proposed method. This method lot the initial essential step to a guarantee of developments of the 3D dynamical problem provides unconditionally stable conditions for the nonlinear problems through the numerical examples.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.31
no.9
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pp.88-93
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2003
This Paper described the simulation program development for helicopter. In the design of flight control system to accomplish some special missions like UAV, it is important to minimize the execution time obtaining a linear model from nonlinear model that is used for design of controller. The first step for this kind of purpose is to complete a nonlinear model that contains full dynamic characteristics. The second step is to get the trim values that are obtained from the nonlinear model by solving an algebraic equation. And then stability and control derivatives are derived through hovering to forward flight by numerical perturbation that will be used for linear model for a specified flight condition. The software program(HeliSim) is developed by using MATLAB GUI and will provide easy modeling procedure. The suggested method in this paper is much more simpler than any other method like a fully scale helicopter model. The advantage of our suggested method will reduce the computational time due to simple formula to extract a linear model from nonlinear model that will be beneficially used for flight control system of unmanned helicopter by some reduction of computational load.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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