• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제52권3호
• /
• pp.552-559
• /
• 2020

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.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권11호
• /
• pp.6446-6451
• /
• 2014

공압모터는 저렴한 가격, 가벼운 무게, 용이한 조립, 중량대비 힘, 위험한 지역에서도 안전한 내부 구조와 더블어 매우 가혹한 환경에서도 작동하기 때문에 여러 분야의 응용에 매우 매력적이다. 이러한 장점에도 불구하고, 공압모터는 빠르고 정확한 응답을 필요로 하는 용도에 있어서 그 사용을 제한하는 여러 가지 바람직하지 않은 특성을 나타낸다. 이러한 바람직하지 않은 특성은 공기의 높은 압축성과 공압모터 구동시스템에 존재하는 비선형성에 기인한다. 본 논문에서는 공압모터의 회전각 제어시 강성을 높이기 위해 3-루프 기반 슬라이딩 모드 제어기를 제안하였으며 계단 응답과 외란 부하에 대한 응답 특성을 기존 PID 제어기와 비교 하였다. 공압모터 위치제어에 적용하여 본 결과 공압모터의 위치제어 정밀도는 ${\pm}0.05mm$ 이내로 제어할 수 있으며 부하에 대한 강성은 기존 PID제어기 보다 3.5배 향상됨을 보였다.

• 전기학회논문지
• /
• 제59권3호
• /
• pp.623-629
• /
• 2010

In this paper, a new robust variable structure controller based on a nonlinear integral type sliding surface is presented for the control of uncertain systems with mismatched uncertainties and disturbance. A nonlinear integral type sliding surface is suggested for removing the reaching phase. After its ideal sliding dynamics is obtained, the two design methods are presented. A corresponding control input is proposed to satisfy the closed loop stability in the sense of Lyapunov and the existence condition of the sliding mode on the nonlinear integral type sliding surface, which will be investigated in Theorem 1. Through a design example and simulation study, the usefulness of the proposed controller is verified.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
• /
• 제11권3호
• /
• pp.662-669
• /
• 2016

In this work, nonlinear control of a three-phase shunt active power filter (SAPF) has been studied and compared to classical control based on proportional integral regulator. The control strategy is based on the direct current method using sliding mode control (SMC), where the aim is to regulate the average voltage across the dc bus of the inverter. Details are given for the control algorithm; the controller is comprised of a current loop which utilizes a hysteresis controller to generate the gating signals for the switching devices, and a nonlinear controller based on SMC law which is different from classical laws based on error between reference and measured output voltage of the inverter. Sliding surface applied in this work contains the whole of state variables, in order to ensure full control of the system behavior in the presence of disturbances that affect the supply source, the load parameters or the reference value. The designed controller offers advantage that it can gives the improvement of dynamic and static performances in cases of large disturbances. A comparison of the effects of PI control and SMC on the APF response in steady stat, under line variations, load variations, and different component variations is performed.

• 전기학회논문지
• /
• 제59권3호
• /
• pp.630-635
• /
• 2010

In this paper, a new discrete static output feedback variable structure controller based on a new dynamic-type sliding surface and output feedback discrete version of the disturbance observer is suggested for the control of uncertain linear systems. The reaching phase is completely removed by introducing a new proposed dynamic-type sliding surface. The output feedback discrete version of disturbance observer is derived for effective compensation of uncertainties and disturbance. A corresponding control with disturbance compensation is selected to guarantee the quasi sliding mode on the predetermined dynamic-type sliding surface for guaranteeing the designed output in the dynamic-type sliding surface from any initial condition for all the parameter variations and disturbances. Using Lyapunov function, the closed loop stability and the existence condition of the quasi sliding mode is proved. Finally, an illustrative example is presented to show the effectiveness of the algorithm.

• 제어로봇시스템학회논문지
• /
• 제7권3호
• /
• pp.193-197
• /
• 2001

This paper presents a design method of sliding model control (SMC) for single input linear systems with mismatched uncertainties. We define a virtual state based on the controllable canonical form of the nominal system. And we defined a sliding surface for the augmented system with a virtual state. This sliding surface makes it possible to use the SMC technique with various types of controllers. In this paper, we construct a controller that combines SMC with robust controller. We design a robust controller for the system with mismatched uncertainties using a form of linear matrix inequality(LMI). We make a virtual state from this robust control input and the states of the nominal system. And we design a sliding model controller that stabilizes the overall closed-loop system.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제3권3호
• /
• pp.63-74
• /
• 1999

대형구조물의 진동감소를 위한 슬라이딩 모드 퍼지 제어기(Sliding Mode Fuzzy Control SMFC)에 대하여 연구하였다 본 제어기에 사용된 퍼지 추론기의 규칙은 비선형 제어기법의 하나인 슬라이딩 모드 제어기를 기반으로 하여 구성되었다 그결과 제어기의 퍼지성은 제어시스템을 시스템 계수의 불확실성과 구조물에 작용되는 외부하중의 불확실성에 대하여 강인한 성질은 갖게 하였으며 제어 규칙의 비선형성으로 인하여 제어기는 선형제어기에 비하여 보다 효율적인 되었다 복잡한 수학 해석에 기반한 종래의 제어기법에 비하여 퍼지 이론에 기반한 본 제어기법은 제어기의 설계절차가 매우 편리하다는 장점을 갖게 된다. 제안된 제어기법의 검증을 위하여 미국 토목학회 산하 구조제어위원회(ASCE Committee on Structural Control)에서 주도한 벤치마크 문제에 대하여 적용시켜 보았다 본 연구의 제어결과를 다른 연구자들에 의하여 발표된 {{{{ ETA _mixed _2$\infty$ }}, optimal polynomial control neural networks control 슬라이딩 모드 제어의 벤치마크 결과와 비교하였으며 그 결과 제안된 제어기법이 구조물의 진동을 매우 효율적으로 감소시키며 제어기의 설계절차가 쉽고 편리함을 확일 할 수 있었다.

• 전자공학회논문지SC
• /
• 제48권3호
• /
• pp.30-39
• /
• 2011

본 연구에서는 수정된 상태변수 의존 비선형 형을 바탕으로 부정합조건 불확실성과 정합조건 외란을 갖는 비선형 시스템의 제어를 위한 새로운 둔감한 비선형 연속 가변구조제어기의 체계적인 설계를 제안한다. 부정합조건 불확실과 정합조건 외란 비선형 시스템을 상태변수 의존 비선형 시스템 형으로 표현한 후 체계적인 둔감한 새로운 제어기 설계를 한다. 대상 시스템의 확장을 위하여 비선형 시스템 함수의 불확정성을 상태변수 의존 항과 비의존 항 두 부분으로 나눈다. 본 비선형 제어는 제어 결과 동특성을 선형으로하기 위하여 그리고 슬라이딩 모드 존재조건을 쉽게 만족시키기 위하여 변환된 선형 슬라이딩 면을 선정한다. 선정된 슬라이딩 면 위에 슬라이딩 존재조건과 폐루프 지수 안정성을 만족하는 제어입력을 제안한다. 정리를 통하여 증명한다. 본 제어의 실용성을 위하여 가변구조제어의 내재된 특성인 제어입력의 불연속성을 극적으로 개선한다. 설계 예와 시뮬레이션 연구를 통하여 제안된 제어기의 유용성을 입증한다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권3호
• /
• pp.369-374
• /
• 2010

리니어 모터는 동력전달장치가 필요 없는 직접구동 방식으로 접촉 식의 비선형 효과를 크게 줄일 수 있고 구조 또한 간단하다. 그러나 리니어 모터는 동력전달장치를 제거함으로 인해 파라미터 변화와 외란 등에 둔감한 동력전달장치의 장점을 잃게 되어 모델의 불확실성이나 외란에 민감할 뿐만 아니라 마찰과 리플의 특성에 쉽게 영향을 받는다. 본 논문은 리니어 모터의 두 축을 대상으로 위치제어에 악영향을 주는 대표적인 비선형 함수인 마찰력과 리플력을 추정하여 이를 보상하며 개선된 교차 축 연동제어기를 통해 축 간의 윤곽정밀도를 향상시켰다. 기존의 연구된 제어기들은 위치추종과 윤곽추종을 위해 개별적인 제어기를 설계하였으나 제안된 제어기는 하나의 안정한 제어기로 두 축의 위치정밀도와 윤곽정밀도를 동시에 향상시켰다. 제안된 비선형 적응제어기는 모의실험을 통하여 기존의 제안된 교차 축 연동제어기와 비교검증을 함으로써 제안된 제어시스템의 성능을 검증하였다.