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.
In steel cable bridges, the use of magnetorheological (MR) dampers between butt cables is constantly increasing to dampen vibrations caused by rain and wind. The biggest problem in the actual applications of those devices is to launch a kind of appropriate algorithm that can effectively and efficiently suppress the perturbation of the tie through basic calculations and optimal solutions. This article discusses the optimal evolutionary design based on a linear and quadratic regulator (hereafter LQR) to lessen the perturbation of the bridges with cables. The control numerical algorithms are expected to effectively and efficiently decrease the possible risks of the structural response in amplification owing to the feedback force in the direction of the MR attenuator. In addition, these numerical algorithms approximate those optimal linear quadratic regulator control forces through the corresponding damping and stiffness, which significantly lessens the work of calculating the significant and optimal control forces. Therefore, it has been shown that it plays an important and significant role in the practical application design of semiactive MR control power systems. In the present proposed novel evolutionary parallel distributed compensator scheme, the vibrational control problem with a simulated demonstration is used to evaluate the numerical algorithmic performance and effectiveness. The results show that these semiactive MR control numerical algorithms which are present proposed in the present paper has better performance than the optimal and the passive control, which is almost reaching the levels of linear quadratic regulator controls with minimal feedback requirements.
This paper deals with the linear quadratic optimal regulator problem for descriptor systems without performing a preliminary transformation for a descriptor system. We derive a generalized Riccati differential equation (GRDE) based on the two-point boundary value problem for a Hamiltonian equation. We then obtain an optimal feedback control and the optimal cost in terms of the solution of GRE. A simple example is included.
The regulator problem can be considered as some impulsive disturbance rejection one. In this point of view, the rate of decay is one of important factors for regulation and depends on how negative the real parts of the eigenvalues of closed-loop system. The algorithm that the closed-loop system has eigenvalues lying within a vertical. strip is useful for rapid disturbance rejection. This paper presents a design method for a linear quadratic regulator of two-time scale system with eigenvalues in a vertical strip by use of time-scale separation property.
본 연구에서는 곤충모방 날갯짓 비행체의 모델링과 제자리비행을 위한 자세제어 및 고도제어기를 설계하여 동역학 모델을 이용한 시뮬레이션을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 곤충모방 날갯짓 비행체의 간략화한 날갯짓 운동, 날갯짓의 병진운동 및 회전운동에 대한 공력, 동체 동역학에 대해 수치모델링을 수행하였다. 제자리비행 자세제어를 위해 날갯짓 비행체가 가지는 시변 비선형 시스템을 선형화하여 설계한 LQR(Linear Quadratic Regulator) 제어기법을 통하여 자세안정화를 적용하였으며 PID 제어기법을 통해 고도제어를 수행하였다. 수치 시뮬레이션을 통해 설계된 모델과 제어기의 성능을 확인하였으며 제자리비행을 위한 자세안정화 및 고도 제어가 안정적으로 수행되는 것을 확인하였다. 또한 날갯짓에 의해 발생하는 주기적인 피칭 모멘트를 주기적인 제어입력을 통해 임계 안정하도록 자세 안정화를 수행하는 것을 확인 하였다.
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 Industrial and Applied Mathematics
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제18권3호
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pp.269-277
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2014
A numerical scheme is proposed to control the BBMB (Benjamin-Bona-Mahony-Burgers) equation, and the scheme consists of three steps. Firstly, BBMB equation is converted to a finite set of nonlinear ordinary differential equations by the quadratic B-spline finite element method in spatial. Secondly, the controller is designed based on the linear quadratic regulator (LQR) theory; Finally, the system of the closed loop compensator obtained on the basis of the previous two steps is solved by the backward Euler method. The controlled numerical solutions are obtained for various values of parameters and different initial conditions. Numerical simulations show that the scheme is efficient and feasible.
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.
Multi-body spacecraft attitude and configuration control formulations based on the use of collaborative control theory are considered. The control formulations are based on two-player, nonzero-sum, differential game theory applied using a Nash strategy. It is desired that the control laws allow different components of the multi-body system to perform different tasks. For example, it may be desired that one body points toward a fixed star while another body in the system slews to track another satellite. Although similar to the linear quadratic regulator formulation, the collaborative control formulation contains a number of additional design parameters because the problem is formulated as two control problems coupled together. The use of the freedom of the partitioning of the total problem into two coupled control problems and the selection of the elements of the cross-coupling matrices are specific problems ad-dressed in this paper. Examples are used to show that significant improvement in performance, as measured by realistic criteria, of collaborative control over conventional linear quadratic regulator control can be achieved by using proposed design guidelines.
본 논문은 쿼드로터형 무인 비행체를 비전센서를 이용한 목표 추적 위치 제어기 설계하였고, 이를 시뮬레이션 및 실험을 통해서 확인하였다. 우선 제어기 설계에 앞서 쿼드로터의 동역학 분석 및 실험데이터를 통한 모델링을 수행하였다. 이때, 모델의 계수들은 실제 비행 데이터를 이용한 PEM(Prediction Error Method)을 이용하여 얻었다. 이 추정된 모델을 바탕으로 LQR(Linear Quadratic Regulator) 기법을 이용한 임의의 목표를 따라가는 위치 제어기를 설계하였으며, 이때 위치 정보는 비전센서의 색 정보를 이용한 Color Tracking기능을 이용하여 쿼드로터와 물체의 상대적인 위치를 얻어내었고, 초음파 센서를 이용하여 고도 정보를 얻어 내었다. 마지막으로 실제 움직이는 물체의 추적 제어 실험을 수행하여 LQR 제어기 성능을 평가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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