An augmented state feedback controller for a Wheeled Inverted Pendulum (WIP) is proposed in this research. The augmented state feedback controller is able to keep the WIP returning to the origin. Generally, the WIP has both stable and unstable equilibrium points. To keep the WIP over the unstable equilibrium point, the WIP consistently is being controlled. A simple state feedback controller is letting the WIP out of the origin when the center of gravity of the WIP locates out of the schematic center line. In some case of applications, it may not be desirable that the WIP is drifting out of the initial location. The proposed augmented state feedback controller is able to keep the WIP at the initial location whether its center of gravity lies out of the center line or not. Numerical simulations are carried out to show the validation of the augmented sated feedback controller.
In this paper, we propose a control algorithm for two-wheel mobile robot that can move the rider to his or her command and autonomously keep its balance. The control algorithm is based on a mixed $H_2/H_{\infty}$ control scheme. In this control problem the main issue is to move the rider while keeping its balance in the presence of disturbances and parameter uncertainties. The disturbance force caused by uneven road surfaces and the uncertainty due to different rider's heights are considered. To this end we first consider a state feedback controller as a basic framework. Secondly, we obtain the state feedback gain $K_2$ minimizing the $H_2$ norm and the state feedback gain $K_{\infty}$ minimizing the $H_{\infty}$ norm over the whole range of parameter uncertainty. Finally, we select mixed $H_2$/$H_{\infty}$ state feedback controller K as the geometric mean of $K_2$ and $K_{\infty}$. Simulation results show that the mixed $H_2/H_{\infty}$ state feedback controller combines the effects of the optimal $H_2$ state feedback controller and robust $H_{\infty}$ controller state feedback controller efficiently in the presence of disturbance and parameter uncertainty.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
/
제3권1호
/
pp.58-65
/
2003
In this paper, a new model, which is a Takagi-Sugeno fuzzy model, for mobile robot is presented. A controller, consisting of two loops the one of which is the inner state feedback loop designed for stability and the outer loop is a PI controller designed for tracking the reference input, is suggested. Because the robot dynamics is nonlinear, it requires the controller to be insensitive to the nonlinear term. To achieve this objective, the model is developed by well known T-S fuzzy model. The design algorithm of inner state-feedback loop is regional pole-placement. In this paper, regions, for which poles of the inner state feedback loop are lie in, are formulated by LMI's. By solving these LMI's, we can obtain the state feedback gains for T-S fuzzy system. And this paper shows that the PI controller is equivalent to the state feedback and the cost function for reference tracking is equivalent to the LQ(linear quadratic) cost. By using these properties, it is also shown in this paper that the PI controller can be obtained by solving the LQ problem.
A New type of controller for stabilization of ordinary system in which delayed states are included in feedback loop, is presented. Simple conditions are proposed for the stabilization of ordinary systems with the delayed state feedback controller. Under these conditions, controller gains can be chosen such that desired system performances are satisfied. It is shown that by using this controller the performance and robustness of the resulting closed loop system are much improved compared to the conventional memoryless state feedback controllers.
International Journal of Control, Automation, and Systems
/
제1권4호
/
pp.503-510
/
2003
This paper describes the synthesis of robust and non-fragile $H^{i~}$state feedback controllers for linear varying systems with time delay and affine parameter uncertainties, as well as static state feedback controller with structural uncertainty. The sufficient condition of controller existence, the design method of robust and non-fragile $H^{i~}$static state feedback controller, and the region of controllers satisfying non-fragility are presented. Also, using some change of variables and Schur complements, the obtained conditions can be rewritten as parameterized Linear Matrix Inequalities (PLMIs), that is, LMIs whose coefficients are functions of a parameter confined to a compact set. We show that the resulting controller guarantees the asymptotic stability and disturbance attenuation of the closed loop system in spite of time delay and controller gain variations within a resulted polytopic region.
In this paper, the problem of designing a feedback controller for a robotic manipulator, which is activated by a D.C. motor through a gear train and a flexible shaft or chain, is considered. When the response of the closed loop control system is relatively slow, a satisfactory controller may be designed as a PID controller. As the speed of the control system increases, however, the spring effect of the linkage becomes profound, and as a result, the transient response exhibits a substantial oscillation. To eliminate this oscillation, it is necessary to design the controller based on at least a fourth order system model. This, in turn, requires the feedback of the entire state variables. In practice, however, only the position of the manipulator and the velocity of the motor are readily measurable. The state variable reconstruction method or a state observer cannot be used because of the system nonlinearities such as the Coulomb frictions. In this study, an alternative controller, which is based on delayed feedback of the output variable only, is proposed, and a successful delayed feedback controller is designed and implemented on an actual experimental manipulator.
In this paper, the double inverted pendulum having a single actuator is built and the controller for the system is proposed. The lower link is hinged on the plate to free for rotation in the x-z plane. The upper link is connected to the lower link through a DC motor. The double inverted pendulum built can be kept upright posture by controlling the position of the upper link even though the proposed inverted pendulum has no actuator in lower hinge. The algorithm to control the inverted pendulum is consisted of a state feedback controller within a linearizable range and a fuzzy logic controller coupled with a feedback linearization control for the rest of the range. Concept of the virtual work is employed to drive the linearlized model for the state feedback controller. The feedback linearization controller drives a DC motor with the modified reference joint angle from the fuzzy controller which adjusts a upright posture of a proposed pendulum system. Finally, the experiments are conducted to show the validity of the proposed controller.
Globally stabilizing adaptive fuzzy state- and output-feedback controllers for the fully nonaffine pure-feedback nonlinear system are proposed in this paper. By reformulating the original pure-feedback system to a standard normal form with respect to newly defined state variables, the proposed controllers require no backstepping design procedures. Avoiding backstepping makes the controller structure and stability analysis to be considerably simplified. For the global stabilty of the clossed-loop system, the self-structuring fuzzy system whose memebership functions and fuzzy rules are automatically generated and tuned is adopted. The proposed controllers employ only one fuzzy logic system to approximate unknown nonlinear function, which highlights the simplicity of the proposed adaptive fuzzy controller. Moreover, the output-feedback controller of the considered system proposed in this paper have not been dealt with in any literature yet.
Integral Error and State Feedback (IESF) controller which incorporates state feedback as a modern control scheme and integral action as a classical control scheme has better performance than that of conventional PID controller in linear time invariant system. But the structure of the IESF controller requires all the state variables of the system and is applicable only to pole assignable linear time invariant systems without time delay. Many industrial processes have large time delay and it is impossible to directly apply IESF control scheme to those processes. In this paper, a new controller structure, Modified Integral Error and State Feedback (MIESF) has been suggested in order to effectively control processes having time delay and its performance has been analyzed and its effectiveness has also been confirmed. As the proposed controller uses output feedback scheme based on integral error and state feedback (IESF) method, it can be simply designed by pole assignment algorithm irrespective of the order of the process. The MIESF controller can follow setpoint changes without overshoot. It is robuster than conventional Smith-Predictor plus PI(D) controller in case of occurring time delay mismatch and extra parameter mismatches between the process and the model. It can enhance control performance by intentional time delay mismatch.
The IESF(Integral Error and State Feedback) controller, which incorporates state feedback as a modern control scheme and integral action as a classical control scheme, has better performance than that of the conventional PID controller in linear time-invariant systems. The IESF controller requires the measurement of all the state variables. But, unfortunately, it may be difficult or impossible to measure all state variables in many applications. And the IESF controller is applicable only to pole-assignable linear time-invariant system without time delay. In this paper, new IESF controller structure was proposed which performs feedback with only measurable state variables. In order to estimate the unmeasurable state variables. It was adopted the filter mode by full-order obserber. The good performance and effectiveness of the proposed controller was confirmed by computer simulation.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.