A robust controller for a 6 DOF magnetically levitated fine manipulator is presented. The proposed controller consists of following two parts : a model reference controller (MRC) and a H$_{\infty}$ controller (HIC). First, the MRC stabilizes the motion of the manipulator. Then, the motion of the manipulator follows that of the reference model. Second, the HIC minimizes errors generated from the MRC due to noise and disturbance since the HIC is a kind of robust controller. The experiments of position control and tracking control are carried out by use of the proposed controller under the conditions of free disturbances and forced disturbances. Also, the experiments using PID controller are carried out under the same conditions. The results from above two controllers are compared to investigate the control performances. As the results, it is observed that the proposed controller has similar position accuracy but better tracking performances comparing to the PID controller as well as good disturbance rejection effect due to the robust characteristics of the controller. In conclusion, it is verified that the proposed controller has the simple control structure, the good tracking performances and good disturbance rejection effect due to the robust characteristics of the controller..
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.20
no.4
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pp.27-35
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1996
The ship's propulsion efficiency depends upon a combibation of engine and propeller. The propeller has better efficiency as the engine has lower rotational speed. This situation led the engine manufacures to design the engine that has lower speed, longer stroke and a small number of cylinders. With this new trends the conventional mechanical-hydrualic governors for engine speed control have been replaced by digital speed controllers which adopted the PID control or the optimal control algorithm.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 variations of the delay-time and the parameter perturbation especially in low speed engine. In this study we consider the perturbations of the engine parameters as the modeling uncetainties and design a robust speed controller for marine medium speed diesel engine by means of $ extit{H}_{infty}$control theory having the central solution. By comparing the results of the robust speed controller with those of mechanical governor and PID controller, the validity of the robust speed controller under parameter variations is confirmed. The speed control of the experimental diesel engine of carried out using actuator which is composed of PWM signal generator and D.C servo motor.
Kim, Joon-Young;Ko, Sung-Hyub;Cho, So-Hyung;Lee, Seung-Keon;Sohn, Kyoung-Ho
International Journal of Ocean System Engineering
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v.1
no.4
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pp.192-197
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2011
This paper describes the mathematical modeling, control algorithm, system design, hardware implementation and experimental test of a Manta-type Unmanned Underwater Vehicle (MUUV). The vehicle has one thruster for longitudinal propulsion, one rudder for heading angle control and two elevators for depth control. It is equipped with a pressure sensor for measuring water depth and Doppler Velocity Log for measuring position and angle. The vehicle is controlled by an on-board PC, which runs with the Windows XP operating system. The dynamic model of 6DOF is derived including the hydrodynamic forces and moments acting on the vehicle, while the hydrodynamic coefficients related to the forces and moments are obtained from experiments or estimated numerically. We also utilized the values obtained from PMM (Planar Motion Mechanism) tests found in the previous publications for numerical simulations. Various controllers such as PID, Sliding mode, Fuzzy and $H{\infty}$ are designed for depth and heading angle control in order to compare the performance of each controller based on simulation. In addition, experimental tests are carried out in a towing tank for depth keeping and heading angle tracking.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.63
no.7
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pp.976-986
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2014
In this paper, the problem of reliable control of linear systems with time-varying delays, randomly occurring disturbances, and actuator failures is investigated. It is assumed that actuator failures occur when disturbances affect to the systems. Firstly, by using a suitable Lyapunov-Krasovskii functional and some recent techniques such as Wirtinger-based integral inequality and reciprocally convex approach, stabilization criterion for nominal systems with time-varying delays is derived. Secondly, the proposed method is extended to the reliable $H_{\infty}$ controller design for linear dynamic systems with time-varying delays, randomly occurring disturbances, and actuator failures. Since nonlinear matrix inequalities (NLMIs) are involved in proposed results, the cone complementarity algorithm will be introduced. Finally, two numerical examples are included to show the effectiveness of the proposed criteria.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2006.05a
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pp.420-424
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2006
본 논문에서는 외란을 갖는 불확실한 비선형 시스템을 제어하기 위하여 $H^{\infty}$ 제어를 이용한 강인 간접 적응 퍼지 관측기를 설계하여 상태변수를 관측하고 외란관측기를 설계하여 시스템의 외란을 제거하는 강인한 제어기를 구성한다. 제안된 외란관측기는 시스템과 외란의 대역폭보다 큰 궤환 이득을 가짐으로써 기존의 역플랜트 모델 또는 퍼지 기반의 외란관측기 보다 간단한 구조를 가지고 외란과 시스템 모델링 오차의 합을 관측해 낼 수 있다. 본 논문에서는 도립진자 시스템의 모의실험을 통하여 관측기, 외란관측기와 제어기의 성능을 평가한다.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1996.11a
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pp.301-305
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1996
$\mu$ theory can handle the parametric uncertainty and produces more non-conservative controller than H$_{\infty}$ control theory. However an existing solution of the theory, D-K iteration, creates a controller of huge order and cannot handle the real or mixed real-complex perturbation sets. In this paper, we use genetic algorithms to solve these problems of the D-K iteration method. The Youla parameterization is used to obtain all stabilizing controllers and the genetic algorithms determines the values of the state feedback gain, the observer gain, and Q parameter to minimize $\mu$, the structured singular value, of given system. From an example, we show that this method produces lower order controller which controls a real parameter-perturbed plant than D-K iteration method.
In this paper, we consider the problem of the robust stability of uncertain linear systems with multiple time-varying delays. The considered uncertainties are both the unstructured uncertainty which is only known its norm bound and the structured uncertainty satisfying the matching conditions, respectively. We present conditions that guarantee the robust stability of systems based on Lyapunov stability theorem and $H_{\infty}$ theory in the time domain. Finally, we show the usefulness of our results by numerical examples.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers A
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v.49
no.3
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pp.136-141
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2000
This paper presents the design of an H$\infty$ based robust Static Synchronous Compensator (STATCOM) supplementary controller to suppress the subsynchronous resonance (SSR) in the series-compensated system. The IEEE second benchmark, System-l model is employed for this study. In order to design the effective controller, the modal controllability and observability indices to the oscillation modes are considered. Comprehensive time domain simulations using a nonlinear system model that the proposed STATCOM supplementary controller can suppress the SSR efficiently in spite of the variations of power system operating conditions.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.22
no.3
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pp.320-327
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1998
The purpose of this study is to design the intelligent speed control system for marine diesel engine by combining the Model Matching Method and the Nominal Model Tracking Method. Recently for the speed control of a diesel engine some methods using the advanced control techniques such as LQ control Fuzzy control or H$\infty$ control etc. have been reported. However most of speed controllers of a marine diesel engine developed are still using the PID control algorithm But the performance of a marine diesel engine depends highly on the parameter setting of the PID controllers. The authors proposed already a new method to tune efficiently the PID parameters by the Model Mathcing Method typically taking a marine diesel engine as a non-oscillatory second-order system. It was confirmed that the previously proposed method is superior to Ziegler & Nichols's method through simulations under the assumption that the parameters of a diesel engine are exactly known. But actually it is very difficult to find out the exact model of the diesel engine. Therefore when the model and the actual diesel engine are unmatched as an alternative to enhance the speed control characteristics this paper proposes a Model Refernce Adaptive Speed Control system of a diesel engine in which PID control system for the model of a diesel engine is adopted as the nominal model and a Fuzzy controller is adopted as the adaptive controller, And in the nominal model parameters of a diesel engine are adjusted using the Model Matching Method. it is confirmed that the proposed method gives better performance than the case of using only Model Matching Method through the analysis of the characteristics of indicial responses.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.39
no.1
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pp.33-41
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2002
In this paper, we present a frequency weighted model reduction using LMIs for minimizing the H$\infty$ weighted model error compared with the methods of frequency weighted balanced truncation and frequency weighted Hankel norm approximation. The proposed algorithm, its form is equal to the sufficient condition of performance preserving controller approximation, is based on an iterative two-step LMI scheme induced from bound real lemma. So, it can be applied to the problem of the performance preserving controller approximation. The controller reduction is useful in a practical control design and ensures its easy implementation and high reliability The validity of the proposed algorithm is shown through numerical examples. Additionaly, we extend the proposed algorithm to performance preserving controller approximation by applying to the HIMAT(highly maneuverable aircraft technology) system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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