We derive an intelgral-type constraint on the complementary sensitivity function in digital control systems. Some design guidances are proposed for the pole assignment of digital controller with computation-time delay to improve the complementary sensitivity characteristics.
Using disturbance observer (DOB) is effective in enhancing the performance of dynamic system in the presence of disturbances. Recently the definition of disturbance has been expanded to modeling uncertainty including parameter variation, internal disturbance. Various structures of DOB have been proposed to improve sensitivity of system for better disturbance rejection performance. However in the case of improvement of sensitivity function, it tends to bring poor transient response due to cross-coupling and phase lag. Furthermore it could be very sensitive to measurement noise due to increased peak of complementary sensitivity function. In this paper, a dual disturbance observer (Dual-DOB) is proposed to reduce the effect of such cross-coupling. It is possible for us to improve the sensitivity function with additional external DOB with hardly affecting complementary sensitivity function. Thus it is able to have robustness against measurement noise. Since we are able to design DOBs of internal and external loop independently, we could prevent transient response quality from degrading while improving the sensitivity function. The proposed Dual-DOB is applied to a commercial optical disk drive tracking servo system. The experimental result shows that the Dual-DOB is an effective method in rejecting the disturbance as well as improving the tracking performance.
A $H_{\infty}$ adaptive controller is designed by using polynomial approach. The $H_{\infty}$ robust controllers for adaptive system were designed by Grimble. But they did not minimize the mixed sensitivity ra cost function which is the re sum of weighted sensitivity and complementary sensitivity terms Moreover pole placement is dependent of cost function. In this paper, the mixed sensitivity re cost function is minimized by employing the Youla parameterization and polynomial approach at the same time. And pole plaement is independent of weighting function.
Using a disturbance observer is effective in enhancing the performance of dynamic system in presence of disturbances. Although various types of disturbance observers have been proposed to improve sensitivity of systems, there exist poor transient responses due to cross-couplings among disturbance observer loops. In this paper, dual disturbance observer (DOB) is proposed to reduce the effects of the cross-couplings. A different type of loop transfer function is proposed for external disturbance observer. While improving the sensitivity function by adding external DOB, it also provides improved complementary sensitivity function. The proposed dual DOB is applied to a commercial optical disk drive tracking system. It is shown that the dual DOB is an effective method in rejecting the effect of disturbance as well as improving the tracking performance.
The $H_{\infty}$ robust controller is designed for on-line adaptive control application by using polynomial approach. The $H_{\infty}$ robust controllers for adaptive system were designed first by Grimble. But they have a problem that two minimum costs can exist and did not minimize the conventional $H_{\infty}$ cost function which is the $H_{\infty}$ sum of weighted sensitivity and complementary sensitivity terms. In this paper, the two minimum costs problem can be avoided and the conventional $H_{\infty}$ cost function is minimized by employing the Youla parameterization and polynomial approach at the same time. In addition pole placement is possible without any relation with weighting function.
This paper presents a $H_{\infty}$ robust controller with parameter estimation in polynomial approach. For good performance of a uncertain system, the parameters are estimated by RLS algorithm. The controller minimizes the sum of $H_{\infty}$ norm between sensitivity function and complementary sensitivity function by employing the Youla parameterization and polynomial approach at the same time. A numerical example and its simulation results are given to show the validity of the proposed controller.
본 연구에서는 비선형성이 강한 대표적인 불안정한 시스템으로 새로운 제어 이론의 유효성을 실증하고 평가하기에 적합한 도립 진자 시스템의 강인 안정 및 강인 제어 성능을 확보하기 위하여 $H_{\infty}$ 제어 이론을 도입하여 최적 제어기를 설계하였다. 그리고, 저역통과 필터를 제어 대상 시스템과 종속으로 결합시켜 개루프 전달함수의 형성(loop shaping)을 시도함으로서, 감도함수 및 상보감도함수가 바람직 한 주파수 특성을 갖도록 하였다. 먼저, 설계한 $H_{\infty}$제어기를 도립진자 제어시스템에 적용하여 시뮬레이션 하였고, 그 결과를 전통적인 기법으로 산업현장에서 널리 사용하고 있는 PID제어기를 채용한 시스템의 출력과 비교하여 그 가능성을 확인하였다. 그런 다음, 설계 한 제어기를 실제 시스템에 적용하여 실험하였다. 시뮬레이션 및 실험 결과를 통해, $H_{\infty}$ 제어기는 모델링 오차, 외란 및 노이즈의 영향을 줄이면서 제어목표를 잘 추종하는 것으로 나타나 안정도 및 제어성능이 우수함을 확인할 수 있었다.
Photovoltaic system simulator is under being developed for the performance test of Power conditioning system (PCS). The photovoltaic system simulator is required to emulate real system, which can be obtained by fast response controller. In this paper, we suggest a robust control method as a tool to design the simulator controller. The performance of the controller is determined by weighting functions, sensitivity function $W_1$ complementary sensitiviey function $W_3$, and a control signal shaping function $W_u$. Experimental results show that robust control method is promising for obtaining better performance of the photovoltaic system simulator.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제17권5호
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pp.63-70
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1993
In 1980's to 1990's the marine propulsion diesel engines have been developed into lower speed and longer stroke for the energy saving(small S.F.O.C.). As these new trends the convetional mechnical-hydraulic governors were not adapted to the new requirements and the digital governors have been adopted in the marine use. The digital governors usually use the control algorithms such as the PID control, optimal control, adaptive control and etc. While the engine has delay time and parameter variations these control algorithms have difficulty in considering the stability and the robustness for the model uncertainty. In this study, the $H_{\infty}$ controller design method are applied to the speed control of the low speed marine diesel engine. By comparison the $H_{\infty}$ control results with the PID control results, the validity of the $H_{\infty}$ controller under the delay time and parameter variations is confirmed.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제20권4호
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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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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