This paper presents a robust-optimal control strategy to improve the output-voltage error-tracking and control capability of a DC-DC boost converter. The proposed strategy employs an optimized Fractional-order Proportional-Integral (FoPI) controller that serves to eliminate oscillations, overshoots, undershoots and steady-state fluctuations. In order to significantly improve the error convergence-rate during a transient response, the FoPI controller is augmented with a pre-stage nonlinear error-modulator. The modulator combines the variations in the error and error-derivative via the signed-distance method. Then it feeds the aggregated-signal to a smooth sigmoidal control surface constituting an optimized hyperbolic secant function. The error-derivative is evaluated by measuring the output-capacitor current in order to compensate the hysteresis effect rendered by the parasitic impedances. The resulting modulated-signal is fed to the FoPI controller. The fixed controller parameters are meta-heuristically selected via a Particle-Swarm-Optimization (PSO) algorithm. The proposed control scheme exhibits rapid transits with improved damping in its response which aids in efficiently rejecting external disturbances such as load-transients and input-fluctuations. The superior robustness and time-optimality of the proposed control strategy is validated via experimental results.
In this study, we suggested several approaches to evaluate the collision acceleration of a carbody under the article 16 of the Korean rolling stock safety regulations. There are various methods to evaluate the rigid body accelerations such as the displacement comparison method by double integration of filtered acceleration data, the velocity comparison method by direct integration of filtered acceleration data, and the analysis method of a velocity-time curve. We compared these methods one another using the 1D dynamic simulation model of Korean high-speed EMU composed of nonlinear springs or bars, dampers, and masses. From the simulation results, the velocity-time curve analysis method and the displacement comparison method are recommended to filter high frequency oscillations and evaluate the maximum and average accelerations of a carbody after a train collision.
In this paper, a new design method of H$H_\infty$-Qn PSS using genetic algorithm(GA) is proposed to efficiently damp low frequency oscillations despite the uncertainties and various disturbances of power systems. The selection method of evaluation function is proposed for selecting the robust PSS parameters. All QFT boundaries are satisfied automatically and H$H_\infty$-norm is minimized simultaneously without trial and error procedure. The eigenvalues and the damping ratio of dominant oscillation mode are investigated to evaluate performance of designed controller for one machine infinite bus system. A disturbance attenuation performance is investigated through singular value bode diagram of the system. Dynamic characteristics are considered to verify robustness of the proposed PSS by means of nonlinear simulations under various disturbances for various operating conditions. The results show that the proposed PSS is more robust than conventional PSS.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제13권2호
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pp.210-220
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2012
The model-free control of aeroelastic vibrations of a non-linear 2-D wing-flap system operating in supersonic flight speed regimes is discussed in this paper. A novel continuous robust controller design yields asymptotically stable vibration suppression in both the pitching and plunging degrees of freedom using the flap deflection as a control input. The controller also ensures that all system states remain bounded at all times during closed-loop operation. A Lyapunov method is used to obtain the global asymptotic stability result. The unsteady aerodynamic load is considered by resourcing to the non-linear Piston Theory Aerodynamics (PTA) modified to account for the effect of the flap deflection. Simulation results demonstrate the performance of the robust control strategy in suppressing dynamic aeroelastic instabilities, such as non-linear flutter and limit cycle oscillations.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제12권2호
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pp.179-189
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2011
In this paper, robust adaptive control design problem is addressed for a class of parametrically uncertain aeroelastic systems. A full-state robust adaptive controller was designed to suppress aeroelastic vibrations of a nonlinear wing section. The design used leading and trailing edge control actuations. The full state feedback (FSFB) control yielded a global uniformly ultimately bounded result for two-axis vibration suppression. The pitching and plunging displacements were measurable; however, the pitching and plunging rates were not measurable. Thus, a high gain observer was used to modify the FSFB control design to become an output feedback (OFB) design while the stability analysis for the OFB control law was presented. Simulation results demonstrate the efficacy of the multi-input multi-output control toward suppressing aeroelastic vibrations and limit cycle oscillations occurring in pre- and post-flutter velocity regimes.
유계된 정의역에서 sine-Gordon 방정식인 현수교의 과격한 운동의 모델을 만든다. 유한 차분법을 이용하여 비선형 미분방정식을 수치 해석학적으로 풀다. 이 미분방정식은 다중 주기근을 가지고 있다. 다리가 큰 진폭이나 작은 진폭으로 진동하는 것은 초기의 변위와 속도에만 달려있다. 게다가, 많은 현상들이 Tacoma Narrows가 붕괴된 날에 관찰되는 것과 일치하고 있다.
밀도가 변하는 지하수의 흐름과 용질의 수송 현상을 정확히 모델링할 수 있는 수치모델을 개발하였다. 수치모델의 정확도는 이송이 지배적인 경우에 발생하는 수치진동을 피할 수 있어야 얻을 수 있다. 이를 위하여 변분법에 기초한 비선형 수치진동흡수 유한요소법을 적용하였다. 개발된 수치모델은 기존 수치모델들과 달리 확장성이 뛰어나다. 본 수치모델의 정확도를 해석해와 다른 수치모델 결과와 비교하여 평가하였다.
In this paper, we propose a simple control scheme, based on second order sliding modes, which guarantees a fast and precise container transfer and the swing suppression during the container movement, despite of model uncertainties and unmodeled dynamic actuators. In the actual case, the swing suppression is obtained by constraining the system motion on a suitable surface which involves both the desired path and the swing angle. Strictly speaking, the trolley velocity is modified on-line, on the actual swing angle, to obtain the suppression of the oscillations not only at the end of the transport but during transfer as well. Such controller has been tested on a laboratory-size model of the 3Dcrane, and some experimental results are reported.
The FVM(Finite Volume Method) have been used mainly for the flow analyses in the piston-cylinder. The objective of the present study is to analyze numerically the piston-driven intake flows using the FEM(Finite Element Method). The FEM algorithm used in this study is 4-step time-splitting method which requires much less execution time and computer storage than the velocity-pressure integrated method and the penalty method. And the explicit Lax-Wendroff scheme is applied to nonlinear convective term in the momentum equations to prevent checkerboard pressure oscillations. Also, the ALE(arbitrary Lagrangian Eulerian) method is adopted for the moving grids. The calculated results show good agreement in comparison with those by the FVM and the experimental results by the LDA.
The photovoltaic generators have a nonlinear V-I characteristics and maximum power points which vary with the illumination levels and temperatures. Using maximum power point tracker with the intermediate converter can increase the system efficiency by matching the PV systems to the load. A novel MPPT control for photovoltaic system is proposed. The system input parameters are (dP, dI, and last incremental of duty ratio $L\deltaD$)and the output is the new incremental value (new ${\deltaD}$) according to the maximum power point under various illumination levels. Using fuzzy logic controller allows extracting the maximum power rapidly and without significant oscillations. Also FLC provides excellent features such as fast response, good performance and the ability to change the fuzzy parameters to improve control system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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