본 연구는 LQR을 Robust하게 설계하는 방법을 다루었다. Unstructured Perturbation에 대응하기 좋으며 쉽게 다룰 수 있는 주파수 응답형 LQR criteria 선정법과, LQR의 변형으로서 Structured Perturbation에 대하여 유효한 Performance Criteria Insensitive Control을 제시하고 효과를 살펴보았다.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.40
no.2
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pp.118-128
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2012
The goal of this paper is to design the target tracking controller for a quadrotor micro UAV using a vision sensor. First of all, the mathematical model of the quadrotor was estimated through the Prediction Error Method(PEM) using experimental input/output flight data, and then the estimated model was validated via the comparison with new experimental flight data. Next, the target tracking controller was designed using LQR(Linear Quadratic Regulator) method based on the estimated model. The relative distance between an object and the quadrotor was obtained by a vision sensor, and the altitude was obtained by a ultra sonic sensor. Finally, the performance of the designed target tracking controller was evaluated through flight tests.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.1
no.1
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pp.79-83
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2000
Although it is well known that fuzzy learning controller is powerful for nonlinear systems, it is very difficult to apply a learning method if they are unstable. An unstable system diverges for impulse input. This divergence makes it difficult to learn the rules unless we can find the initial rules to make the system table prior to learning. Therefore, we introduced LQR(Linear Quadratic Regulator) technique to stabilize the system. It is a state feedback control to move unstable poles of a linear system to stable ones. But, if the system is nonlinear or complicated to get a liner model, we cannot expect good results with only LQR. In this paper, we propose that the LQR law is derived from a roughly approximated linear model, and next the fuzzy controller is tuned by the adaptive on-line learning with the real nonlinear plant. This hybrid controller of LQR and fuzzy learning was superior to the LQR of a linearized model in unstable nonlinear systems.
This Paper presents a solution to control the Brushless DC Motor(BLDCM) in Hard Disk Drive(HDD) using the Linear Quadratic Regulator(LQR). Generally, The speed of BLDCM in HDD is controlled by the lead angle control or the input voltage control using PAM(Pulse Amplitude Modulation) etc. These control methods have speed overshoot in speed control and need the long time until BLDCM reaches at the steady state. In order to improve the performance, this paper present the PI speed controller using the LQR based on vector control and the rotor position detection methods at the space vector PWM inverter. The proposed methods are proved by the simulation and experimental results.
Two control techniques - PI and LQR(Linear Quadratic Regulator) - of DSTATCOM (Distribution Static Synchronous Compensator) for line voltage regulation in distribution system are presented. It is shown that the voltage waveform is improved if the proposed methods are applied in IEEE 13 radial distribution system using PSCAD/EMTDC package in case of single line-to-ground fault. The three cases - without control, with PI control and with LQR control - are compared. The LQR control is shown to be best in respect of response profile and control effort required among them.
This paper aims to inspect the effectiveness of the Simple Adaptive Control Method (SACM) to control the response of asymmetric buildings with rotationally non-linear behavior under seismic loads. SACM is a direct control method and was previously used to improve the performance of linear and non-linear structures. In most of these studies, the modeled structures were two-dimensional shear buildings. In reality, the building plans might be asymmetric, which cause the buildings to experience torsional motions under earthquake excitation. In this study, SACM is used to improve the performance of asymmetric buildings, and unlike conventional linear models, the non-linear inertial coupling terms are considered in the equations of motion. SACM performance is compared with the Linear Quadratic Regulator (LQR) algorithm. Moreover, the LQR algorithm is modified, so that it is appropriate for rotationally non-linear buildings. Active tuned mass dampers are used to improve the performance of the modeled buildings. The results show that SACM is successful in reducing the response of asymmetric buildings with rotationally non-linear behavior under earthquake excitation. Furthermore, the results of the SACM were very close to those of the LQR algorithm.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.49
no.9
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pp.749-757
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2021
In transportation missions using quadrotor, the payload may change the model parameters, such as mass, moment of inertia, and center of gravity. Moreover, if position of the payload is constantly changing during flight, the effect can adversely affect the control performances. To handle this issue, we suggest Model Reference Adaptive Control based on Linear Quadratic Regulator(LQR+MRAC) to compensate the uncertainty caused by payload. Firstly, the mathematical modeling with the fixed payload is derived. Second, Linear Quadratic Regulator (LQR) is used to design the reference model and baseline controller. Also, through the Stability method, Adaptive law is derived to estimate the model parameters. To verify the performance of proposed control scheme, we compared LQR and LQR+MRAC in situations where uncertainties exist. And, when the disturbance exist, the classic MRAC and proposed controller is compared to analyze the transient response and robustness.
In this work, we propose combining an advanced optimal control algorithm with a geometrically exact beam model. For simplicity, the 2D Reissner beam model is chosen to represent large displacements and rotations. The difficulty pertains to the nonlinear nature of beam kinematics affecting the tangent stiffness matrix, making it non-constant, which compromises direct use of optimal control methods for linear problems. Thus, we seek to accommodate a time varying control using linear-quadratic regulator (LQR) algorithm with the proposed geometrically nonlinear beam model. We provide a detailed theoretical formulation and its numerical implementation in a variational format form. Several illustrative numerical examples are provided to confirm an excellent performance of the proposed methodology.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.39
no.6
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pp.505-516
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2011
The concept of the IGC(Integrated Guidance and Control) has been introduced to overcome the performance limit of the SGC(Separated Guidance and Control) loop. A new type of IGC with impact angle constraint has been proposed in this paper. Angle of attack, pitch angle rate, pitch angle and line of sight angle are considered as state variables. A controllability analysis and equilibrium point analysis have been carried out to investigate the control characteristic of the prposed IGC. The LQR(Linear Quadratic Regulator) has been adopted for the control law and detailed explanations about the adoption has been provided. The performance comparison between the IGC and the SGC has been carried out. The result of numerical simulations shows that the IGC guarantees better guidance performance than the SGC when the agile maneuver is needed for a specific guidance geometry.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.12
no.4
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pp.540-547
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2009
In the near future, military robots are likely to be substituted for military personnel in the field of battle. The power system of a legged robot is considerably more complex than the one used for a land vehicle because of the coordination and stability issues due to the large number of degree of freedom. In this paper, a servovalve-piston combination system for a straight-line motion of robot leg is modeled as three degree of freedom based on double inputs and single output transfer function. The output is the displacement of piston from neutral. The inputs are valve displacement from neutral and arbitrary load force in this system. LQR(Linear Quadratic Regulator) technique is applied in order to achieve robust stability and fast responses of the system. The Kalman filter loop, rejection of disturbance and noise, riccati equation, filter gain matrix, and frequency domain equality are analyzed and designed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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