본 논문은 TS(Takagi-Sugeno) 퍼지 모델로 근산 혹은 표현될 수 있는 비선형 시스템을 위한 TS 퍼지 제어기의 설계를 다룬다 본 논문에서 사용하는 주된 전략은, 안정도, 감쇠률 및 불확실성에 대한 강인성등의 설계요건을 만족시키는 리아푸노프 함수와 그에 대응하는 제어입력이 먼저결정된 후에 비용함수가 결정되는 역최적화 방법이다. 이러한 설계방법은, 설계요건뿐만 아니라 최적제어기 고유의 강인성까지 만족시키는 제어기를 제공하므로 매우 유용하다. 본 논문에서 확립되는 설계절차는 모두 선형행렬분등식을 푸는 형태로 이루어진다. 선형행렬부등식 문제는 내부점 방법에 의하여 주어진 허용 오차 이내에서 풀릴수 있으므로, 본 논문에서 제시하는 설계방법은 실용적인 특성을 갖는다. 제안된 설계 절차의 적용 방법은 설계 예제를 통하여 예시된다.
This paper presents a controller design method for a robust control problem with multiple constraints using genetic algorithms and LMI design method. A robust $H_{\infty}$ constraint with loop shaping and pole placement is used to address disturbance attenuation with error limits and desired transient specifications, in spite of the plant uncertainties and disturbances. In addition, a loop gain constraint is considered so as not to enlarge the loop gain unnecessarily. The robust $H_{\infty}$ constraint and pole placement constraint can be expressed in terms of two matrix inequalities and the loop gain constraint can be considered as an objective function so that genetic algorithms can be applied. Accordingly, a robust controller can be obtained by integrating genetic algorithms with LMI approach. The proposed controller design method is applied to a track-following system of an optical disk drive and is evaluated through simulation results.
This paper considers a simultaneous optimization problem of structure and control systems. The problem is generally formulated as a non-convex optimization problem for the design parameters of mechanical structure and controller. Therefore, it is not easy to obtain the global solutions for practical problems. In this paper, we parameterize all design parameters of the mechanical structure such that the parameters work in the control system as decentralized static output feedback gains. Using this parameterization, we have formulated a simultaneous optimization problem in which the design specification is defined by the Η$_2$and Η$\_$$\infty$/ norms of the closed loop transfer function. So as to lead to a convex problem we approximate the nonlinear terms of design parameters to the linear terms. Then, we propose a convex optimization method that is based on linear matrix inequality (LMI). Using this method, we can surely obtain suboptimal solution for the design specification. A numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.
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.
An, Sang-Back;Kim, Young-Bok;Kang, Gi-Bong;Zhai, Guisheng
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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pp.1404-1409
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2003
The sway control problem of the pendulum motion of the container crane hanging on the trolley, which transports containers from the container ship to the truck, is considered in this paper. In the container crane control problem, the main issue is to suppress the residual swing motion of the container at the end of the acceleration, deceleration or the case of that the unexpected disturbance input exists. For this problem, in general, the trolley motion control strategy is introduced and applied to real plants. In this paper, we suggest a new type of swing motion control system for a crane system in which a small auxiliary mass is installed on the spreader. The actuator reacting against the auxiliary mass applies inertial control forces to the spreader of the container crane to reduce the swing motion in the desired manner. In this paper, we consider that the length of the rope varies is we design the anti-sway control system based on LMI(linear matrix inequality) approach. And, it will be shown that the proposed control strategy is useful and it can be easily applicable to the real world. So, in this study, we investigate usefulness of the proposed anti-sway system and evaluate system performance from simulation and experimental studies.
이 논문은 비압축성 유동장에 노출된 2차원 플랩이 있는 날개의 단면에 대한 강인한 공탄성 제어기법을 소개하고 있다. 강인한 제어기는 다목적 상태궤환 합성법을 위해 선형행렬부등식을 이용하여 설계되었다. 제어기의 설계목적은 모델불확실성이 존재하는 상황에서 주파수영역에서의 성능과 시간영역에서의 성능을 함께 만족시키는 것으로 하였다. 수치예제들은 2차원-3자유도 플랩이 있는 날개 단면의 공탄성 응답을 감쇠시키는데 있어서 선형행렬부등식의 접근법의 유효성을 잘 제시하고 있다.
본 논문은 뉴트럴 타입 시간 지연을 가지는 네트워크 기반 시스템의 안정도 분석 및 샘플치 퍼지 제어기 설계 방법에 관하여 논의한다. 먼저 대상이 되는 비선형 네트워크 시스템을 T-S (Takagi-Sugeno) 퍼지 모델로 표현한다. 제안하는 샘플치 퍼지 제어기를 모델링하는 퍼지 규칙과 같은 멤버쉽 함수를 가지게 설계한다. Lyapunov-Krasovskii의 안정화 이론을 도입하여 이를 바탕으로 뉴트럴 형태의 시간 지연을 갖는 T-S 퍼지 시스템의 안정도를 판별한다. T-S 퍼지 시스템의 안정도 조건을 제시하고 선형 행렬 부등식의 형태로 표현한다. 제안된 선형 행렬 부등식의 해를 통하여 샘플치 퍼지 제어기의 이득 값을 설계한다. 마지막으로, 본 논문에서 제안한 방법의 적용 가능성과 일반성을 평가하기 위하여 수치적인 예를 적용한다.
Luenberger observer (LO)-based sensorless multi-loop control of a converter requires an iterative trial-and-error design process, considering that many parameters should be determined, and loop gains are indirectly related to the closed-loop characteristics. Robust H∞ control adopts a compact sensorless controller. The algebraic Riccati equation (ARE)-based and linear matrix inequality (LMI)-based H∞ approaches need an exhaustive procedure, particularly for a low-order controller. Therefore, in this study, a novel robust H∞ synthesis approach is proposed to design a low-order sensorless controller for boost converters, which need not solve any ARE or LMI, and to parameterize the controller by an adjustable parameter behaving like a "knob" on the closed-loop characteristics. Simulation results show the straightforward closed-loop characteristics evaluation and better dynamic performance by the proposed H∞ approach, compared with the LO-based sensorless multi-loop control. Practical experiments on a digital processor confirmed the simulation results.
This paper considers the $H_{\infty}$ control problem for networked control systems(NCSs). In order to solve the problem which comes from discontinuous control signal in NCSs, an approach that discontinuous control signals treat time-varying delayed continuous signals is applied to achieve $H_{\infty}$ stability of NCSs. In addition, randomly occurring packet losses and disturbances are considered by introducing stochastic variables with Bernoulli distribution. Based on Lyapunov stability theory, a new stability condition is obtained via linear matrix inequality formulation to find the $H_{\infty}$ controller which achieves the mean square stability of NCSs. Finally, the proposed method is applied to a numerical example in order to show the effectiveness of our results.
본 논문에서는 폴리토픽 불확실성을 가지는 이산시간 변수종속 특이시스템에 대한 저차(low order)의 변수종속 차수축소 강인 $H_{\infty}$ 필터 설계기법을 제안한다. 먼저, 변수종속 특이시스템에 대한 유계 실수정리(bounded real lemma)를 변수종속 리아푸노프 (Lyapunov) 함수로부터 유도한다. 유계 실수정리로부터 폴리토픽 기법과 새로운 차수축소 기법을 이용하여 저차의 강인 $H_{\infty}$ 필터 설계방법을 볼록최적화가 가능한 선형행렬부등식 접근방법을 이용하여 제시한다. 따라서 제안하는 변수종속 차수축소 강인 $H_{\infty}$ 필터 설계방법은 미리 정한 차수의 $H_{\infty}$ 필터를 제공한다. 수치예제를 통하여 제시한 저차의 필터 설계방법의 타당성을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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