This paper proposes a fuzzy-sliding mode control which is designed by a self tuning fuzzy inference method based on a genetic algorithm. Using the method, the number of inference rules and the shape of the membership functions of the proposed fuzzy-sliding mode control are optimized without the aid of an expert in robotics. The fuzzy outputs of the consequent part are updated by the gradient descent method. It is further guaranteed that the selected solution becomes the global optimal solution by optimizing Akaikes information criterion expressing the quality of the inference rules. In order to evaluate the learning performance of the proposed fuzzy-sliding mode control based on a genetic algorithm, a trajectory tracking simulation of the polishing robot is carried out. Simulation results show that the optimal fuzzy inference rules are automatically selected by the genetic algorithm and the trajectory control result is similar to the result of the fuzzy-sliding mode control which is selected through trial error by an expert. Therefore, a designer who does not have expert knowledge of robot systems can design the fuzzy-sliding mode controller using the proposed self tuning fuzzy inference method based on the genetic algorithm.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.3
no.1
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pp.58-65
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2001
This paper proposes a self tuning fuzzy inference method by the genetic algorithm in the fuzzy-sliding mode control for a robot. Using this method, the number of inference rules and the shape of membership functions are optimized without an expert in robotics. The fuzzy outputs of the consequent part are updated by the gradient descent method. And, it is guaranteed that he selected solution become the global optimal solution by optimizing the Akaikes information criterion expressing the quality of the inference rules. The trajectory tracking simulation and experiment of the polishing robot show that the optimal fuzzy inference rules are automatically selected by the genetic algorithm and the proposed fuzzy-sliding mode controller provides reliable tracking performance during the polishing process.
This paper presents a methodology combining sliding mode control and fuzzy control to tune the boundary layer and input gain according to the system state. The equivalent control is designed such that the nominal system exhibits desirable dynamics, The robust control with fuzzy self-tuning is then developed to guarantee the reaching condition and reduce chattering phenomenon in the presence of parameter and disturbance uncertainties.
Journal of Electrical Engineering and information Science
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v.2
no.6
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pp.14-19
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1997
In this paper, a new fuzzy sliding mode control algorithm is presented for trajectory control of robot manipulators. A fuzzy logic is applied to a sliding mode control algorithm to have the sliding mode gain adjusted continuously through fuzzy logic rules. With this scheme, te stability and the robustness of the proposed fuzzy logic control algorithm are proved and ensured by the sliding mode control law. The fuzzy logic controller requires only a few tuning parameters to adjust. Computer simulation results are given to show that the proposed algorithm can handle uncertain systems with large parameter uncertainties and external disturbances.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.2
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pp.160-166
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2005
In this paper, to overcome drawbacks of FLC a self tuning fuzzy sliding mode controller is proposed, which controls the position of excavator's attachment, which can be regarded as an ill-defined system. It is reported that fuzzy logic theory is especially useful in the control of ill-defined system. It is important in the design of a FLC to derive control rules in which the system's dynamic characteristics are taken into account. Control rules are usually established using trial and error methods. However, in the case where the dynamic characteristics vary with operating conditions, as in the operation of excavator attachment, it is difficult to find out control rules in which all the working condition parameters are considered. Experiments are carried out on a test bed which is built around a commercial Hyundai HX-60W hydraulic excavator. The experimental results show that both alleviation of chattering and performance are achieved. Fuzzy rules are easily obtained by using the proposed method and good performance in the following the desired trajectory is achieved. In summary, the proposed controller is very effective control method for the position control of the excavator's attachment.
In this paper, to overcome drawbacks of variable structure control system a self-tuning fuzzy sliding mode control algorithm using gradient descent method is proposed. The proposed method has the characteristics which are viewed in conventional VSC, e.g. insensitivity to a class of disturbance, parameter variations and uncertainties in the sliding mode. To demonstrate its performance, the proposed control algorithm is applied to a one-degree of freedom robot arm. The results show that both alleviation of chattering and performance are achieved.
Jung, Jin-Woo;Leu, Viet Quoc;Dang, Dong Quang;Choi, Han Ho;Kim, Tae Heoung
Journal of Power Electronics
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v.14
no.5
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pp.980-988
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2014
This paper proposes an online gain tuning algorithm for a robust sliding mode speed controller of surface-mounted permanent magnet synchronous motor (SPMSM) drives. The proposed controller is constructed by a fuzzy neural network control (FNNC) term and a sliding mode control (SMC) term. Based on a fuzzy neural network, the first term is designed to approximate the nonlinear factors while the second term is used to stabilize the system dynamics by employing an online tuning rule. Therefore, unlike conventional speed controllers, the proposed control scheme does not require any knowledge of the system parameters. As a result, it is very robust to system parameter variations. The stability evaluation of the proposed control system is fully described based on the Lyapunov theory and related lemmas. For comparison purposes, a conventional sliding mode control (SMC) scheme is also tested under the same conditions as the proposed control method. It can be seen from the experimental results that the proposed SMC scheme exhibits better control performance (i.e., faster and more robust dynamic behavior, and a smaller steady-state error) than the conventional SMC method.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.16
no.6
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pp.747-752
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2006
In this paper, the adaptive fuzzy sliding mode controller with two systems is designed. The existing sliding mode controller used to $approximation{\^{u}}(t)$ with discrete sgn function and sat function for keeping the state trajectories on the sliding surface[1]. The proposed controller decrease the disturbance for uncertain control gain and This paper is concerned with an Adaptive Fuzzy Sliding Mode Control(AFSMC) that the fuzzy systems ate used to approximate the unknown functions of nonlinear system. In the adaptive fuzzy system, we adopt the adaptive law to approximate the dynamics of the nonlinear plant and to adjust the parameters of AFSMC. The stability of the suggested control system is proved via Lyapunov stability theorem, and convergence and robustness properties ate demonstrated. Futhermore, fuzzy tuning improve tracking abilities by changing some sliding conditions. In the traditional sliding mode control, ${\eta}$ is a positive constant. The increase of ${\eta}$ has led to a significant decrease in the rise time. However, this has resulted in higher overshoot. Therefore the proposed ${\eta}$ tuning AFSMC improve the performances, so that the controller can track the trajectories faster and more exactly than ordinary controller. The simulation results demonstrate that the performance is improved and the system also exhibits stability.
This study shows a fuzzy tuning scheme to fuzzy sliding mode controller (FSMC) for seismic isolation of earthquake-excited structures. The sliding surface can rotate in the phase plane in such a direction that the seismic isolation can be improved. Since ideal sliding mode control requires very fast switch on the input, which can not be provided by real actuators, some modifications to the conventional sliding-mode controller have been proposed based on fuzzy logic. A superior control performance has been obtained with FSMC to deal with problems of uncertainty, imprecision and time delay. Furthermore, using the fuzzy moving sliding surface, the excellent system response is obtained if comparing with the conventional sliding mode controller (SMC), as well as reducing chattering effect. For simulation validation of the proposed seismic response control, 16-floor tall building has been considered. Simulations for six different seismic events, Elcentro (1940), Hyogoken (1995), Northridge (1994), Takochi-oki (1968), the east-west acceleration component of D$\ddot{u}$zce and Bolu records of 1999 D$\ddot{u}$zce-Bolu earthquake in Turkey, have been performed for assessing the effectiveness of the proposed control approach. Then, the simulations have been presented with figures and tables. As a result, the performance of the proposed controller has been quite remarkable, compared with that of conventional SMC.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.54
no.4
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pp.228-234
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2005
In this paper, we proposed a self tuning adaptive fuzzy sliding control algorithms using gadient descent method to reduce chattering phenomenon which is viewed in variable control system. In design of FLC, fuzzy control rules are obtained from expert's experience and intuition and it is very difficult to obtain them. We proposed an adaptive algorithm which is automatically updated by consequence part parameter of control rules in order to reduce chattering phenomenon and simultaneously to satisfy the sliding mode condition. The proposed algorithm has the characteristics which are viewed in conventional VSC, e.g. insensitivity to a class of disturbance, parameter variations and uncertainties in the sliding mode. To demonstrate its performance, the proposed control algorithm is applied to an inverted pendulum system. The results show that both alleviation of chattering and performance are achieved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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