In this research, the anti-windup techniques for the cascade control system are newly developed. Cascade control system has an additional internal feedback control loop to reject disturbances better than the conventional control system. Remarkable difference between the conventional single-loop control system and the cascade control system is the interaction that the controller output saturation of the secondary control loop strongly affects the integral action of the primary control loop. In industry, local back calculation anti-windup method has been mainly used for each controller without considering the interaction between the two controllers. But it cannot eliminate the integral-windup of the primary controller originated from the saturation of the secondary controller output. To solve the problem, the two anti-windup techniques of the cascade conditional integration and the cascade back calculation are proposed in this research by extending the local anti-windup techniques for the single-loop control system to the cascade control system. Simulation confirmed that the proposed methods can effectively remove the integral windup of the primary controller caused by the saturation of the secondary controller output and show good control performances for various types of processes and controllers. If the reliability of the proposed methods is proved through the applications to real processes in the future, they would highly contribute to improving the control performances of the cascade control system in industry.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.52
no.7
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pp.127-134
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2015
In this note, a continuous sliding surface transformed variable structure systems by the saturation function is presented for MIMO uncertain linear plants. A discontinuous sliding surface transformed VSS is proposed theoretically. The closed loop exponential stability together with the MIMO existence condition of the sliding mode on the predetermined sliding surface is investigated. For practical applications, a continuous approximation of the discontinuous VSS is made by means of the saturation function. The discontinuity of the control input as the inherent property of the VSS is much improved in view of the practical aspects. Through a design example and simulation studies, the usefulness of the proposed continuous transformed VSS controller is verified.
The current left-turn split model adopted in COSMOS has an inherent limitation when a loop detector in the left-turn lanes was disconnected for a period of time. In this instance, the current model always allocated minimum green time to the left-turn phase, thus optimal split and efficient signal operation for the intersection was not guaranteed. In this paper, four mathmatical models using detector information of the intersection and four empirical models using historical profiles were developed and investigated for different traffic conditions to improve the operational efficiency of the intersection. From the model evaluation test, the empirical model using a four-week historical profile produced the least error among the eight models investigated. NETSIM simulation test results also showed that the proposed model could give significantly reduced delay time as compared to the current model. From these results, the operational efficency of the signalized intersections under the real-time control can be greatly improved by using the model proposed in case of the left-turn detector failure.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.24
no.3
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pp.330-336
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2014
Many industrial processes such as continuous stirred tank reactors(CSTRs), desalination plant, distillation columns, pH neutralization processes and so on exhibit highly nonlinear characteristic and time-varying behavior during operation. The control of such processes has been challenging to control engineers. Hence, a variety of forms of PID controllers and their tuning rules for industrial processes have been developed to guarantee the best performance. In this paper, a scheme that designs the practical PID controller with an anti-windup strategy incorporating with an evolutionary algorithm(EA) is presented for the concentration control of a nonisothermal CSTR. EA is used to tune the parameters of the overall PID control process with anti-windup by minimizing the integral of absolute error(IAE). Simulation works for reference tracking and disturbance rejecting performances and robustness to parameter changes show the feasibility of using the proposed method.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.24
no.4
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pp.33-42
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2010
The induction motor drive applied to field oriented control is widely used in industry applications. However, it is deceased performance and authenticity by saturation, temperature changing, disturbance and parameters changing because modeling of induction motor is nonlinear and complex. In order to control variable speed operation, conventional PI-like controllers are commonly used. These controllers provide limited good performance over a wide range of operation, even under ideal field oriented conditions. This paper proposes self tuning PI controller based on fuzzy-neural network(FNN)-PI controller that is implemented using fuzzy control, neural network, and adaptive fuzzy controller(AFC). Also, this paper proposes estimation of speed using ANN. The proposed control algorithm is applied to induction motor drive system using FNN-PI, AFC and ANN controller. Also, this paper proposes the anlysis results to verify the effectiveness of controller.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.14
no.4
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pp.104-109
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1997
A robust controller design to corrdinate a robot manipulator under unknown system parameters and bounded disturbance inputs is presented in this paper. Generally, robust controllers require high input torque so that they may face input saturation in actual application due to the power limitation of the actuator. To solve this problem, an improved robust controller with saturated input torque using a fuzzy logic control is proposed. Numerical examples are shown to validate the proposed controller using two degree-of-freedom planar arm.
LMTT(Linear Motor-based Transfer Technology) 시스템은 항만 컨테이너 이송장치의 자동화 시템으로 기술적 포화상태에 이른 AGV (Automated Guided Vehicle)의 대체 수단으로 제안되었다. 본 논문에서는 PMLSM (Permanent Magnetic Linear Synchronous Motor)을 기본 구조로 한 LMTT에서 발생할 수 있는 레일과 차체간의 인척력 변화와 다양한 부하 중량에 대한 시스템 내부 변수의 변동에 적응할 수 있는 제어기 설계에 초점을 두었다. 그렇게 됨으로써 제어시 큰 방해요소로 작용하는 마찰력에 의한 백래쉬 및 데드존을 최소화하여 속응성 및 정밀도를 향상시키고자 하였다.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.14
no.4
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pp.284-291
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2021
In this paper, we study the consensus problem for multi-agent systems with input saturations. The goal of consensus is to achieve a swarming behavior of multi-agent systems by reaching the agreement through information exchange. This paper considers agents modeled by first-order dynamics with input saturations. In order to guarantee the global convergence of the agents, it is assumed that the agents are stable. Moreover, considering the disturbances, we propose the PI based duplex control method to achieve the consensus. The proposed P controller and I controller are composed of different information network. Then, we investigate the conditions of the information networks and the control gains of P, I controllers to achieve the consensus applying the Lyapunov stability theorem and the Lasalle's Invariance Principle. Finally, we conduct the simulations to validate the theoretical results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.11
no.5
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pp.404-408
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2006
This paper presents an anti-windup gain selection method for a complex vector synchronous frame PI current controller. The complex vector PI current controller is more robust to the parameter variation than the state feedback decoupling PI current controller. The complex vector PI current controller also includes an integral term, which can results in windup problem when the controller is saturated due to physical limitation of the system. Furthermore, even an anti-windup is utilized, inappropriate gain can deteriorate the performance of the current controller. Therefore, appropriate anti-windup gain selection method for a complex vector current controller has been proposed based on the mathematical description of the current control system. The superior performance of the current control system with the proposed anti-windup gain has been verified by the experimental results.
We use the saturation nonlinear feedback element to generate self-oscillation in order to find an ultimate gain and period of linear plant. The use of saturation nonlinear feedback element can improve accuracy of an ultimate gain and period of unknown linear plant. An ultimate gain and period of linear plant can be used to tune a PID controller parameters. It is possible that an asymmetric oscillation can be occurred under the special circumstances such as with static load disturbance. We analyze an asymmetric self-oscillation. As the results of an analysis, we propose a method to find an ultimate gain and period of linear Plant under the asymmetric self-oscillation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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