Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.15
no.4
s.97
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pp.437-444
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2005
This paper presents a robust aeroelastic control methodology of a two dimensional flapped wing system exposed to an incompressible flow field. A robust controller is designed using a linear matrix inequality (LMI) approach for the multiobjective synthesis. The design objectives are to achieve a mix of $H_{\infty}$ performance and H₂ performance satisfying constraints on the closed loop pole locations in the presence of model uncertainties. Numerical examples are presented to demonstrate the effectiveness of LMI approach in damping out the aeroelastic response of 3-DOF flapped wing system.
Quantitative Feedback Theory (QFT) is one of effective methods of robust controller design. In QFT design we can considers the phase information of the perturbed plant so it is less conservative than $H_{\infty}$ and ${\mu}$-synthesis methods and as be shown, it is more transparent than the sensitivity reduction methods mentioned . In this paper we want to overcome the major drawback of QFT method which is lack of an automatic method for loop-shaping step of the method so we focus on the following problem: Given a nominal plant and QFT bounds, synthesize a controller that achieves closed-loop stability and satisfies the QFT boundaries. The usual approach to this problem involves loop-shaping in the frequency domain by manipulating the poles and zeros of the nominal loop transfer function. This process now aided by recently developed computer aided design tools proceeds by trial and error and its success often depends heavily on the experience of the loop-shaper. Thus for the novice and First time QFT user, there is a genuine need for an automatic loop-shaping tool to generate a first-cut solution. Clearly such an automatic process must involve some sort of optimization, and while recent results on convex optimization have found fruitful applications in other areas of control theory we have tried to use LMI theory for automating the loop-shaping step of QFT design.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.34
no.1
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pp.92-101
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2010
Recently, the magnetic bearings which have many advantages such as no noise, less mechanical friction are widely applied to the suspension of rotors on the rotary machineries. However, the magnetic bearing system is inherently unstable, nonlinear and MIMO(multi-input-multi-output) system as well. In this paper, we design a state feedback controller using linear matrix inequality(LMI) to the multi-objective synthesis, for the magnetic bearing system with integral type servo system. The design objectives include $H_{\infty}$ performance, asymptotic disturbance rejection, and time-domain constraints on the closed-loop pole location. The results of computer simulation show the validity of the designed controller.
Wang, Han;Li, Luyu;Song, Gangbing;Dabney, James B.;Harman, Thomas L.
Smart Structures and Systems
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v.16
no.2
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pp.329-345
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2015
As commonly known, sensor errors and faulty signals may potentially lead structures in vibration to catastrophic failures. This paper presents a new approach to deal with sensor errors/faults in vibration control of structures by using the Fault detection and isolation (FDI) technique. To demonstrate the effectiveness of the approach, a space truss structure with semi-active devices such as Magneto-Rheological (MR) damper is used as an example. To address the problem, a Linear Matrix Inequality (LMI) based fixed-order $H_{\infty}$ FDI filter is introduced and designed. Modeling errors are treated as uncertainties in the FDI filter design to verify the robustness of the proposed FDI filter. Furthermore, an innovative Fuzzy Fault Tolerant Controller (FFTC) has been developed for this space truss structure model to preserve the pre-specified performance in the presence of sensor errors or faults. Simulation results have demonstrated that the proposed FDI filter is capable of detecting and isolating sensor errors/faults and actuator faults e.g., accelerometers and MR dampers, and the proposed FFTC can maintain the structural vibration suppression in faulty conditions.
Tipsuwanporn, V.;Piyarat, W.;Witheephanich, K.;Gulpanich, S.;Paraken, Y.
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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1999.10a
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pp.92-95
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1999
The design problem of the control system is the ability to synthesize controller that achieve robust stability and robust performance. The paper explains the Finite Inclusions Theorem (FIT) by the procedure namely FIT synthesis. It is developed for synthesizing robustly stabilizing controller for parametrically uncertain system. The fundamental problem in the study of parametrically uncertain system is to determine whether or not all the polynomials in a given family of characteristic polynomials is Hurwitz i.e., all their roots lie in the open left-half plane. By FIT it can prove a polynomial is Hurwitz from only approximate knowledge of the polynomial's phase at finitely many points along the imaginary axis. An example shows the simplicity of using the FIT synthesis to directly search for robust controller of parametrically uncertain system by way of solving a sequence of systems of linear inequalities. The systems of inequalities are solved via the projection method which is an elegantly simple technique fur solving (finite or infinite) systems of convex inequalities in an arbitrary Hilbert space. Results from example show that the controller synthesized by FIT synthesis is better than by H$\sub$$\infty$/ synthesis with parametrically uncertain system as well as satisfied the objectives for a considerably larger range of uncertainty.
We describe a looper controller design for a hot strip finishing mill in steel plants. The main function of the looper system is to balance the mass flow of the strip by accumulating material in the middle of the stands. Another function is to control the strip tension which influences the width of the strip. To ensure strip quality, it is very important to control the tension of the hot strip finishing mill. However, because there is a mutual interaction between the looper angle and the strip tension, it is difficult to control the looper system. Previous researches examined only the operation of a single stand. But it is not sufficient to examine the operation and effect of whole stands because the operation is wholly interdependent. In this paper, we present a full model of the hot strip finishing mill in order to more effectively control strip tension. We propose several control methods for the full-stand hot strip finishing mill, denoted as conventional PI, PI with cross gain, and coefficient diagram method (CDM) PID control. In the real plants, there are some problems by using higher order controllers such as LQ, LQG and H$\_$$\infty$/. By comparison, the PID controller is very simple and easy to apply to all real plants. To that end, we present our findings on PID controls and their potential use in the hot strip finishing mill.
A steady slot suction near the free-end leading edge of a finite-length square cylinder was used to control its aerodynamic forces and vortex-induced vibration (VIV). The freestream oncoming flow velocity ($U_{\infty}$) was from 3.8 m/s to 12.8 m/s. The width of the tested cylinder d = 40 mm and aspect ratio H/d = 5, where H was the height of the cylinder. The corresponding Reynolds number was from 10,400 to 35,000. The tested suction ratio Q, defined as the ratio of suction velocity ($U_s$) at the slot over the oncoming flow velocity at which the strongest VIV occurs ($U_{\nu}$), ranged from 0 to 3. It was found that the free-end slot suction can effectively attenuate the VIV of a cantilevered square cylinder. In the experiments, the RMS value of the VIV amplitude reduced quickly with Q increasing from 0 to 1, then kept approximately constant for $Q{\geq}1$. The maximum reduction of the VIV occurs at Q = 1, with the vibration amplitude reduced by 92%, relative to the uncontrolled case. Moreover, the overall fluctuation lift of the finite-length square cylinder was also suppressed with the maximum reduction of 87%, which occurred at Q = 1. It was interesting to discover that the free-end shear flow was sensitive to the slot suction near the leading edge. The turbulent kinetic energy (TKE) of the flow over the free end was the highest at Q = 1, which may result in the strongest mixing between the high momentum free-end shear flow and the near wake.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.20
no.5
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pp.617-623
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2010
In this research an LMI based mixed $H_2/H_{\infty}$ controller for a Wheeled Inverted Pendulum is designed and a numerical simulation of that is carried out. The Wheeled Inverted Pendulum is a kind of an inverted pendulum that has two equivalent points. To keep that the naturally unstable equivalent point, a controller should control the wheels persistently. Dynamic equations of the Wheeled Inverted Pendulum are derived with considering inclined road that is one of the representative road conditions. A Linear Matrix Inequality method is used to construct a controller that is able to stabilize the Wheeled Inverted Pendulum with considering the inclined road condition aggressively. Various numerical simulations show that the LMI based controller is doing well on not only flat road but also inclined road condition.
In general, the swing motions of a crane are controlled and suppressed by controlling the trolley motion. In many of our previous studies, we suggested a new type of anti-sway control system for a crane. In this proposed control system, a small auxiliary mass (moving-mass) is installed on the spreader and moving this auxiliary mass controls tire swing motion. The actuator reaction against the auxiliary mass applies inertial control forces to the container in order to reduce the swing motion in the desired manner. However, measuring systems based on a laser sensor or other means are not veryuseful in real-worldapplications. So, in this paper, animage sensor is used to measure the motions of the spreader and the measured data are fed back to the controller in real time. The applied image processing technique is a kind of robust template matching method called Vector Code Correlation (VCC), which was devised to consider real environmental conditions. The H $\infty$ based control technique is applied to suppress the swing motion of the crane. Experimental results showed that the proposed measurement and control system based on an image sensor is useful and robust to disturbances.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.33
no.1
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pp.46-58
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1997
The energy saving is one of the most important factors for profit in marine transportation. In order to reduce the fuel oil consumtion the ship's propulsion efficiency must be increased as possible. The propulsion efficiency depends upon a combination of an engine and a propeller. The propeller has better efficiency as lower rotational speed. This situation led the engine manufacturers to design the engine that has low speed, long stroke and a small number of cylinders. Consequently, the variation of rotational torque became larger than before because of the longer delay-time in fuel oil injection process and an increased output per cylinder. As this new trends the conventional mechanical-hydrualic governors for engine speed control have been replaced by digital speed controllers which adopted the PID control or the optimal control algorithm. But these control algorithms have not enough robustness to suppress the variation of the delay-time and the parameter perturbation. In this paper we consider the delay-time and the perturbation of engine parameters as the modeling uncetainties. Next we design the robust servo controller which has zero offset in steady state engine speed, based on H sub($\infty$) control theory. The validity of the controller was investigated through the response simulation. We used a personal computer and an analog computer as the digital controller and the engine (plant) part respectively. And, we could certify that the designed controller maintains its robust servo performance even though the engine parameters may vary.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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