In this paper, a hierarchical fuzzy controller for stabilization of the inverted pendulum system is proposed. The facility of this hierarchical fuzzy controller which has a swing-up control mode and a stabilization one, moves a pendulum in an initial natural stable equilibrium point and a cart in arbitrary position to an unstable equilibrium point and a center of rail. Specially, the virtual equilibrium point (.PHI.$_{VEq}$ ) which describes functionally considers the interactive dynamics between a position of cart and a angle of inverted pendulum is introduced. And comparing with the convention optimal controller, the proposed hierarchical fuzzy inference made substantially the inverted pendulum system robust and stable.e.
In this paper, a self-tunning fuzzy inference technique for stabilization of the inverted pendulum system is proposed. The facility of this self-tunning fuzzy controller which has swing-up control mode and a stabilization one, moves a pendulum in an initial natural stable equilibrium point and a cart in arbitrary position, to an unstable equilibrium point and a center of rail. Specially, the virtual equilibrium point(${\phi}_{VEq}$) which describes functionally considers the interactive dynamics between a position of cart and a angle of inverted pendulum is introduced. And comparing with the convention optimal controller, the proposed self-tunning fuzzy inference structure made substantially the inverted pendulum system robust and stable.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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1998.10a
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pp.304-309
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1998
In this paper, a fuzzy controller for stabilization of the inverted pendulum system is propose. The facility of this fuzzy controller which has a swing-up control mode and a stabilization one, moves a pendulum in an initial natural stable equilibrium point and a cart in arbitary position, to an unstable equilibrium point and a center of rail. Specially, the virtual equilibrium point ($\Phi$veq) which describes functionally considers the interactive dynamics between a position of cart and a angle of inverted pendulum is introduced. And comparing with the convention optimal controller, the proposed hierarchical fuzzy inference structur made substantially the inverted pendulum system robust and stable.
This paper presents swing up and stabilization control of an underactuated two-link robot called the Pendubot. This device is a two-link planar robot with an actuator at the shoulder, but no actuator at the elbow. The controller swings up first link from its open loop stable equilibrium point to the unstable equilibrium point and then, catches the unactuated second link to balance it there. Two control algorithms are used for this task. Proportional Derivative Control technique is used to design the swing up control. The linear model of Pendubot is obtained by linearizing the nonlinear dynamic equations about the desired equilibrium point and LQR technique is used to design a stabilization controller.
This paper presents the solution of large static deflection due to uniformly distributed self weight and the critical or maximum applied uniform loading that a simply supported beam with variable-arc-length can resist. Two analytical approaches are presented and validated experimentally. The first approach is a finite-element discretization of the span length based on the variational formulation, which gives the solution of large static sag deflections for the stable equilibrium case. The second approach is the shooting method based on an elastica theory formulation. This method gives the results of the stable and unstable equilibrium configurations, and the critical uniform loading. Experimental studies were conducted to complement the analytical results for the stable equilibrium case. The measured large static configurations are found to be in good agreement with the two analytical approaches, and the critical uniform self weight obtained experimentally also shows good correlation with the shooting method.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.14
no.3
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pp.47-56
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2014
This paper investigates the characteristics of unstable behaviour and critical buckling load by joint rigidity of framed large spatial structures which are sensitive to initial conditions. To distinguish the stable from the unstable, a singular point on equilibrium path and a critical buckling level are computed by the eigenvalues and determinants of the tangential stiffness matrix. For the case study, a two-free node example and a folded plate typed long span example with 325 nodes are adopted, and these adopted examples' nonlinear analysis and unstable characteristics are analyzed. The numerical results in the case of the two-free node example indicate that as the influence of snap-through is bigger; that of bifurcation buckling is lower than that of the joint rigidity as the influence of snap-through is lower. Besides, when the rigidity decreases, the critical buckling load ratio increases. These results are similar to those of the folded-typed long span example. When the buckling load ratio is 0.6 or less, the rigidity greatly increases.
An unstable natural slope located at Icheon-Ri, Dasa-Eup, Dalseong-Kun which has been severely cracked during heavy rain fall in September, 1998, was investigated and analysed for remedial measures. Various geological data were obtained by performing a surface geological survey, a ground penetrating radar(GPR) exploration, four geotechnical borings with field and laboratory tests, and the precipitation records were also reviewed. Based on the these data, the probable sliding plane was determined as a bedding plane with dip angle of 20 to 25 degrees between sandstone and shale layers at depth of 6 to 8 meters. By performing back analyses with the limit equilibrium method, the friction angle and cohesion of the sliding plane were determined as 18$^{\circ}$ and 0, respectively. Based on these results, a series of stability analyses such as stereo-graphic projection method, limiting equilibrium method and numerical method were carried out. The remedial measures for the unstable slope were selected based on the results of the limit equilibrium analyses by considering various conditions expected at the site. Ground grouting or anchoring method with proper surface drainage systems could be employed for the long term safety of the slope.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.21
no.4
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pp.393-403
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1997
In this paper, we proposed an optimal identification method of identifying the membership func¬tions and the fuzzy rules for the stabilization controller of the nonlinear system by RVEGA( Real Variable Elitist Genetic Algo rithm l. Although fuzzy logic controllers have been successfully applied to industrial plants, most of them have been relied heavily on expert's empirical knowl¬edge. So it is very difficult to determine the linguistic state space partitions and parameters of the membership functions and to extract the control rules. Most of conventional approaches have the drastic defects of trapping to a local minima. However, the proposed RVEGA which is similiar to the processes of natural evolution can optimize simulta¬neously the fuzzy rules and the parameters of membership functions. The validity of the RVEGA - based fuzzy controller was proved through applications to the stabi¬lization problems of an inverted pendulum system with highly nonlinear dynamics. The proposed RVEGA - based fuzzy controller has a swing -. up control mode(swing - up controller) and a stabi¬lization one(stabilization controller), moves a pendulum in an initial stable equilibrium point and a cart in an arbitrary position, to an unstable equilibrium point and a center of the rail. The stabi¬lization controller is composed of a hierarchical fuzzy inference structure; that is, the lower level inference for the virtual equilibrium point and the higher level one for position control of the cart according to the firstly inferred virtual equilibrium point. The experimental apparatus was imple¬mented by a DT -- 2801 board with AID, D/A converters and a PC - 586 microprocessor.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.18
no.3
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pp.83-91
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2018
In this study, we investigated the dynamic stability of the system and the semi-analytical solution of the shallow arch. The governing equation for the primary symmetric mode of the arch under external load was derived and expressed simply by using parameters. The semi-analytical solution of the equation was obtained using the Taylor series and the stability of the system for the constant load was analyzed. As a result, we can classify equilibrium points by root of equilibrium equation, and classified stable, asymptotical stable and unstable resigns of equilibrium path. We observed stable points and attractors that appeared differently depending on the shape parameter h, and we can see the points where dynamic buckling occurs. Dynamic buckling of arches with initial condition did not occur in low shape parameter, and sensitive range of critical boundary was observed in low damping constants.
In this paper, a hierarchical fuzzy controller is proposed for the stabilization control of the inverted pendulum system. The design of controller for that system is difficult because of its complicated nonlinear mathematical model with unknown parameters. Conventional fuzzy control strategy based only on dynamics of pendulum made have failed to stabilize. However, proposed control strategies are to swing pendulum from natural stable up equilibrium point to an unstable equilibrium point and are to transport a cart from an arbitrary position toward a center of rail. Thus, the proposed fuzzy stabilization controller have a hierarchical fuzzy inference structure; that is, the lower level is for inference interface for the virtual equilibrium point and the higher level one for the position control of cart according to the firstly inferred virtual equilibrium point.
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