Han, Minsoo;Lee, Cho Won;Yook, Joo-Hyoung;Son, Young Ik
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제12권1호
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pp.356-362
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2017
This paper presents a robust position controller for a one degree-of-freedom (DOF) mechanical system using only position measurement. In order to alleviate the performance degradation owing to various uncertainties, a two-stage design method is studied by employing a proportional integral observer (PIO). In the first stage, a baseline backstepping controller is designed for a nominal system without accounting for uncertainties. The PIO is developed for estimating both the velocity information for the backstepping controller and an equivalent input disturbance for a feedforward compensation using the estimated uncertainty. It is shown that the estimation errors with the proposed PIO can be made arbitrarily small in a finite time. If the system suffers from undesirable actuator nonlinearities, however, it might be necessary to estimate the velocity and the disturbance with different rates of convergence. The proposed method combines the predesigned backstepping controller and dual PIOs to reduce mechanical vibrations as well as steady-state errors. The performance of the proposed method is tested through comparative computer simulations and experiments using a laboratory prototype.
Le, Dinh Vuong;Park, Sang-Min;Yu, In-Keun;Park, Minwon
한국산업정보학회논문지
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제21권4호
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pp.21-30
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2016
In a single-phase power factor correction (PFC), the standard cascaded control algorithm using a proportional-integral-derivative (PID) controller has two main drawbacks: an inability to track sinusoidal current reference and low harmonic compensation capability. These drawbacks cause poor power factor and high harmonics in grid current. To improve these drawbacks, this paper uses a proportional-integral-derivative-resonant (PIDR) controller which combines a type-III PID with proportional-resonant (PR) controllers in the PFC. Based on a small signal model of the PFC, the type-III PID controller was implemented taking into account the bandwidth and phase margin of the PFC system. To adopt the PR controllers, the spectrum of inductor current of the PFC was analyzed in frequency domain. The hybrid PIDR controller were simulated using PSCAD/EMTDC and implemented on a 3 kW PFC prototype hardware. The performance results of the hybrid PIDR controller were compared with those of an individual type-III PID controller. Both controllers were implemented successfully in the single-phase PFC. The total harmonic distortion of the proposed controller were much better than those of the individual type-III PID controller.
This paper proposes a method for measuring friction forces and creating a friction model for a rotary motion control system as well as an autonomous vehicle testbed. The friction forces versus the velocity were measured, and the viscous friction, Coulomb friction, and stiction were identified. With a nominal PID (proportional-integral-derivative) controller, we observed the adverse effects due to friction, such as excessive steady-state errors, oscillations, and limit-cycles. By adding an adequate friction model as part of the augmented nonlinear dynamics of a plant, we were able to conduct a simulation study of a motion control system that well matched experimental results. We have observed that the implementation of a model-based friction compensator improves the overall performance of both motion control systems, i.e., the rotary motion control system and the Altino testbed for autonomous vehicle development. By utilizing a better simulation tool with an embedded friction model, we expect that the overall development time and cost can be reduced.
In this paper, a model-based stick-slip compensation for the micro-positioning is proposed using an enhanced stick-slip model based on statistical rough surface contact model. The smart structure is comprised with PZT (lead (Pb) zirconia (Zr) Titanate (Ti)) based stack actuator incorporating with the PID (Proportional-Integral-Derivative) control algorithm, mechanical displacement amplifier and positioning devices. For the stick-slip compensation, the elastic-plastic static friction model is used considering the elastic-plastic asperity contact in the rough surfaces statistically. Mathematical model of system for the positioning apparatus was derived from the dynamic behaviors of structural parts. PID feedback control algorithms with the developed stick-slip model as well as feedforward friction compensator are formulated for achieving the accurate positioning performance. Experimental results are provided to show the performances of friction control using the developed positioning apparatus.
Journal of information and communication convergence engineering
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제14권3호
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pp.200-206
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2016
Images can be obtained by collecting rays from objects. The characteristics of electromagnetic wave propagation depend on the medium. In particular, in an underwater imaging system, the interface between air and water must be considered. Further, reflection and transmission coefficients can be found by using electromagnetic theory. Because of the fact that the values of these coefficients differ according to the media, the recorded light intensities will change. A color image sensor has three different color channels. Therefore, the reflection and transmission coefficients have to be calculated individually. Thereafter, by using these coefficients, we can compensate for the color information of underwater objects. In this paper, we present a method to compensate for the color information of underwater objects by using electromagnetic wave propagation theory. To prove our method, we conducted optical experiments and evaluated the quality of the compensated image by a metric known as mean square error.
Zeng, Zheng;Yang, Jia-Qiang;Chen, Shi-Lan;Huang, Jin
Journal of Power Electronics
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제14권2호
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pp.392-401
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2014
A fast-transient repetitive control strategy for a three-phase shunt active power filter is presented in this study to improve dynamic performance without sacrificing steady-state accuracy. The proposed approach requires one-sixth of the fundamental period required by conventional repetitive control methods as the repetitive control time delay in the synchronous reference frames. Therefore, the proposed method allows the system to achieve a fast dynamic response, and the program occupies minimal storage space. A proportional-integral regulator is also added to the current control loop to eliminate arbitrary-order harmonics and ensure system stability under severe harmonic distortion conditions. The design process of the corrector in the fast-transient repetitive controller is also presented in detail. The LCL filter resonance problem is avoided by the appropriately designed corrector, which increases the margin of system stability and maintains the original compensation current tracking accuracy. Finally, experimental results are presented to verify the feasibility of the proposed strategy.
This paper proposes a simplified and efficient control scheme for Unified Power Quality Conditioner (UPQC) based on three-level (NPC) inverter capable to mitigate source current harmonics and compensate all voltage disturbances perturbations such us, voltage sags, swells, unbalances and harmonics. The UPQC is designed by the integration of series and shunt active filters (AFs) sharing a common dc bus capacitor. The dc voltage is maintained constant using proportional integral voltage controller. The shunt and series AF are designed using a three-phase three-level (NPC) inverter. The synchronous reference frame (SRF) theory is used to get the reference signals for shunt and the power reactive theory (PQ) for a series APFs. The reference signals for the shunt and series APF are derived from the control algorithm and sensed signals are injected in tow controllers to generate switching signals for series and shunt APFs. The performance of proposed UPQC system is evaluated in terms of power factor correction and mitigation of voltage, current harmonics and all voltage disturbances compensation in three-phase, three-wire power system using MATLAB-Simulink software and SimPowerSystem Toolbox. The simulation results demonstrate that the proposed UPQC system can improve the power quality at the common connection point of the non-linear load.
Owing to mismatched feeder impedances in an islanded microgrid, the conventional droop control method typically results in errors in reactive power sharing among distributed generation (DG) units. In this study, an improved droop control strategy based on secondary voltage control is proposed to enhance the reactive power sharing accuracy in an islanded microgrid. In a DG local controller, an integral term is introduced into the voltage droop function, in which the voltage compensation signal from the secondary voltage control is utilized as the common reactive power reference for each DG unit. Therefore, accurate reactive power sharing can be realized without any power information exchange among DG units or between DG units and the central controller. Meanwhile, the voltage deviation in the microgrid common bus is removed. Communication in the proposed strategy is simple to implement because the information of the voltage compensation signal is broadcasted from the central controller to each DG unit. The reactive power sharing accuracy is also not sensitive to time-delay mismatch in the communication channels. Simulation and experimental results are provided to validate the effectiveness of the proposed method.
In this paper, a model-based stick-slip compensation for the micro-positioning is proposed using an enhanced stick-slip model based on statistical rough surface contact model. The smart structure is comprised with PZT(lead (Pb) zirconia(Zr) Titanate(Ti)) based stack actuator incorporating with the PID(proportional-integral-derivative) control algorithm, mechanical displacement amplifier and positioning devices. For the stick-slip compensation, the elastic-plastic static friction model is used considering the elastic-plastic asperity contact in the rough surfaces statistically. Mathematical model of system for the positioning apparatus was derived from the dynamic behaviors of structural parts. PID feedback control algorithms with the developed stick-slip model as well as feedforward friction compensator are formulated for achieving the accurate positioning performance. Experimental results are provided to show the performances of friction control using the developed positioning apparatus.
본 논문에서는 용량형 압력센서의 비선형성 문제를 해결하기 위한 적분형 C-V 변환기를 제안하였다. 이 변환기는 스위치 커패시터 적분기와 스위치 커패시터 차동증폭기로 구성되어 있으며 인가된 압력에 반비례하는 센서용량을 전압으로 변환하여 선형적으로 출력한다. 제안된 적분형 C-V 변환기는 PSPICE 시뮬레이션에서 초기 전극간격의 90%에 해당하는 큰 변위에 대해서 0.01%/FS 이하의 매우 낮은 비선형도와 오프셋 용량 및 기생용량에 둔감한 우수한 특성을 보였다. 또한 센서신호처리의 필수기능인 오프셋 보정 및 이득조정이 적분형 C-V 변환기에서 용이하게 구현됨을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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