This paper presents a new design methodology of networked control system using CAN(Controller Area Network). Feedback control systems having control loops closed through a network are called networked control systems. We design CAN nodes which can transmit control and monitoring data through network bus and apply these to networked control system design. We analyze the variation of stability property according to network-induced delay and determine a proper sampling period of networked control system that preserves stability performance. The results of the experimental example validate effectiveness of our networked control system.
In this paper, the position control performance of networked control systems is analyzed when time delay through the network is considered. Integrating a control system into a network has great advantages over the traditional control system which uses point to point connection: it allows remarkable reduction in wiring, makes it easy to install and maintain the system, and improves compability. However, a networked control system has the critical defect that network uncertainties, such as time delay, can degrade the control system's performance. Therefore, the major concern of a networked control system is analyzing the effect of network uncertainties. This paper is concerned with PID controller performance for stability region, critical stability region and unstability region under the time delay in the Controller Area Network.
IPS(Intelligent Power Switch)는 내부에 논리 회로를 포함한 반도체 스위치 소자로, 논리 회로를 통한 부하의 능동적 제어를 가능하게 함으로써 기존의 차량 내 적용된 퓨즈 및 릴레이 소자를 대체할 스위칭 소자로서 각광받고 있다. 이러한 IPS의 능동적 역할을 활용하기 위해서는 각 IPS 소자를 제어할 수 있는 제어 시스템과 각 소자 및 시스템을 연결하기 위한 통신 시스템이 마련되어야 한다. 따라서 본 논문은 IPS 소자를 사용한 제어 회로 및 제어 알고리즘을 제안하고, 차량용 통신 시스템으로 널리 사용되는 CAN 프로토콜을 사용한 각 소자와 시스템 간의 통신 시스템을 제안한다.
In this paper, we present a new control and monitoring technique for a power system using CAN(Controller Area Network). Feedback control systems having co'ntrol loops closed through a network(i.e. Ethernet, ControlNet, CAN) are called NCSs(Networked Control Systems). The major problem of NCSs is the variation of stability property according to time delay including network-induced delay and computation delay in nodes. We present a new stability analysis method of NCSs with time delay exploiting a state-space model of LTI(Linear Time Invariant) interconnected systems. The proposed method can determine a proper sampling period of NCSs that preserves stability performance even in NCSs with a dynamic controller. We design CAN nodes which can transmit control and monitoring data through CAN bus and apply these to NCSs for a power system. The results of the experiment validate effectiveness of our control and monitoring technique for a power system.
Because robot hardware architecture generally is consisted of a few sensors and motors connected to the central processing unit, this type of structure is led to time consuming and unreliable system. For analysis, one of the fundamental difficulties in real-time system is how to be bounded the time behavior of the system. When a distributed control network controls the robot, with a central computing hub that sets the goals for the robot, processes the sensor information and provides coordination targets for the joints. If the distributed system supposed to be connected to a control network, the joints have their own control processors that act in groups to maintain global stability, while also operating individually to provide local motor control. We try to analyze the architecture of network-based humanoid robot's leg part and deal with its application using the CAN(Controller Area Network) protocol.
This paper presents a network-based traction control system(TCS), where several electric control units(ECUs) are connected by a controller area network(CAN) communication system. The control system consists of four ECUs: the electric throttle controller, the transmission controller, the engine controller and the traction controller. In order to validate the traction control algorithm of the network-based TCS and evaluate its performance, a Hardware-In-the-Loop Simulation(HILS) environment was developed. Herein we propose a new concept of the HILS environment called the network-based HILS(Net-HILS) for the development and validation of network-based control systems which include smart sensors or actuators. In this study, we report that we have designed a network-based TCS, validated its algorithm and evaluated its performance using Net-HILS.
최근 차량용 네트워크 시스템으로 사용되고 있는 CAN(Controller Area Network)은 많은 ECU들이 필요한 미래형 스마트차량에 적합한 네트워크 프로토콜로서 안정성과 신뢰성을 보장해주며, 많은 ECU들의 장착으로 Wiring Harness의 공간과 중량이 늘어남으로 인해 발생되는 에너지 소비와 비용의 증가를 대폭 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 본 논문에서는 CAN프로토콜을 이용하여 미래형 스마트 자동차에 요구되는 편의주행, 쾌적주행을 위해 Air conditioner 와 Heater를 제어하여 차량 내부 온도를 운전자의 요구에 맞도록 자동으로 제어할 수 있는 시스템을 구현하고자 한다.
In this paper, an idea of a network type distributed control of a system with inner loop control structure will be considered. Generally, in case of a control system with inner loop control structure, it is not easy to implement circuits and programming. Using network type distributed control structure, it will show how it is better than before. CAN(Controller Area Network) protocol which has been known that it has a high reliability on the signal in the various network protocols is used. Also, Arago's Disk System which has a inner loop control stucture is made to validate effectiveness of the proposed method.
This paper considers a networked control system (NCS) that consists of an inverted cart pendulum, a digital controller, and a controller area network (CAN) in which the actuator and sensors of the pendulum are connected to form a closed-loop system. The worst-case message response time (WCMRT) in the CAN is analyzed and the analysis results are applied to the target control system. For the case where the control system cannot satisfy the WCMRT condition and therefore time delays are inevitable, the Luck and Ray method is used to compensate the network-induced time delays. Simulations are carried out to show the feasibility of the proposed scheme.
한국신호처리시스템학회 2001년도 하계 학술대회 논문집(KISPS SUMMER CONFERENCE 2001
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pp.29-32
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2001
본 논문에서는 최근 급속히 진전되고 있는 자동차 전기 신호의 통합제어를 위한 시스템의 개발에 관한 것을 간략히 기술한다. CAN 통신은 차량 내에 multiplexed network의 개념이 도입되어, 제어의 핵심모듈을 여러 곳에 분산시키고, 이들 각 모들을 직렬 통신 프로토콜을 사용하여 제어하는 기법의 하나이다. 본 논문에서는 먼저 CAN 통신 프로토콜의 특징을 간단히 기술하고, 이를 이용한 차량의 각종 전기신호와 센서들의 통합제어를 위한 시스템과 프로그램의 개발에 관한 것을 소개 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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