• Title/Summary/Keyword: Lyapunov Design Method

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센서리스 유도전동기를 위한 개선된 적응 슬라이딩 모드 관측기의 설계 (Design of Adaptive Sliding Observer for Sensorless Induction Motor Drive)

  • 김상민;한우용;김성중;이창구
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 B
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    • pp.1138-1141
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    • 2003
  • This paper proposes a new speed and flux estimation method which has the robustness against the variation of the electrical parameters of the motor and the superiority in the dynamic characteristics compared with the conventional sensorless schemes. In the proposed method, the stator currents and the rotor fluxes are observed on the stationary reference frame using the sliding mode concept. And the rotor speed is estimated using the current estimation errors and the observed rotor fluxes based on the Lyapunov stability theory. Also a design method of the observer gain is proposed to minimize the effect of the speed estimation error on the rotor flux observation. The experimental results verified that the proposed method shows more robust and improved performances than the previous estimation method under the variations of motor resistance and inductance.

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시변 시간 지연을 갖는 불확실한 비선형 시스템의 비약성 보장 비용 제어 (Non-fragile Guaranteed Cost Control of Uncertain Nonlinear Systems with Time-varying Delays in State and Control Input)

  • 김재만;최윤호;박진배
    • 전기학회논문지
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    • 제61권3호
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    • pp.459-465
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    • 2012
  • In this paper, we present a non-fragile guaranteed cost control design method for uncertain nonlinear systems with time varying delays in state and control input, even though the controller gain is perturbed. The uncertain nonlinear term in the systems is norm bounded and the linear matrix inequality(LMI) optimization method is employed as a stability analysis of the systems. We design a robust controller and show the asymptotical stability of uncertain time-varying systems based on Lyapunov method. Also, we guarantee a specific level of performance of the systems. The simulations are carried out to demonstrate the effectiveness of the proposed method.

Stable Path Tracking Control of a Mobile Robot Using a Wavelet Based Fuzzy Neural Network

  • Oh, Joon-Seop;Park, Jin-Bae;Choi, Yoon-Ho
    • International Journal of Control, Automation, and Systems
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    • 제3권4호
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    • pp.552-563
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    • 2005
  • In this paper, we propose a wavelet based fuzzy neural network (WFNN) based direct adaptive control scheme for the solution of the tracking problem of mobile robots. To design a controller, we present a WFNN structure that merges the advantages of the neural network, fuzzy model and wavelet transform. The basic idea of our WFNN structure is to realize the process of fuzzy reasoning of the wavelet fuzzy system by the structure of a neural network and to make the parameters of fuzzy reasoning be expressed by the connection weights of a neural network. In our control system, the control signals are directly obtained to minimize the difference between the reference track and the pose of a mobile robot via the gradient descent (GD) method. In addition, an approach that uses adaptive learning rates for training of the WFNN controller is driven via a Lyapunov stability analysis to guarantee fast convergence, that is, learning rates are adaptively determined to rapidly minimize the state errors of a mobile robot. Finally, to evaluate the performance of the proposed direct adaptive control system using the WFNN controller, we compare the control results of the WFNN controller with those of the FNN, the WNN and the WFM controllers.

비젼 시스템을 이용한 로봇 매니퓰레이터의 강인 제어기 설계 (Design of a Robust Controller of Robot Manipulators Using Vision System)

  • 이영찬;지민석;백중환;이강웅
    • 전자공학회논문지SC
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    • 제41권1호
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    • pp.9-16
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    • 2004
  • 본 논문에서는 특징점 기반 시각 구동 제어 시스템을 이용하여 파라미터 불확실성을 가지는 로봇 매니플레이터에 대한 강인 제어기를 제안한다. 시스템 내부 서부 루틴인 동력학 제어부에 적분 작용을 포함시켜 파라미터 변동에 의한 로봇 매니플레이터의 정상 상태 오차를 개선하기 위하여 시스템 내부 서부 루틴인 동력학 제어부에 적분 작용을 포함되도록 하였다. 이적분 작용은 이미지 평면상의 특징점 추정 오차도 개선시킨다. 폐루프 시스템의 안정도는 Lyapunov 기법에 의하여 해석한다. 5링크 2 자유도의 로봇에 적용한 컴퓨터 시뮬레이션 및 실험을 통하여 제안된 제어기법의 실용성을 보인다. .

비동일 노드들과 연결정보 제약이 없는 복잡동적 네트워크의 동기화 (Synchronization of a Complex Dynamical Network with nonidentical Node and Free Coupling Strength)

  • 윤한오
    • 전자공학회논문지
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    • 제50권8호
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    • pp.292-298
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    • 2013
  • 본 논문은 동일하지 않는 노드들을 갖는 복잡동적 네트워크의 동기화문제를 고려한다. 이 문제에서 타켓 노드는 별도의 독립노드 대신에 네트워크내의 한 노드를 택하였다. 더욱이 본 논문의 동기화기법에서는 기존에 존재하는 연결행렬의 정보나 부가적인 조건을 필요하지 않는 장점이 있다. 리아프노프 안정성기법에 의거하여 타켓 노드와 다른 노드들 사이의 동기화를 위한 새로운 적응제어기를 위한 조건을 유도한다. 마지막으로 제안된 기법의 효율성을 보이기 위하여 수치적인 예제를 제시한다.

시변지연 및 임의 발생 외란이 존재하는 선형 동적 시스템의 신뢰성 제어 (Reliable Control for Linear Dynamic Systems with Time-varying Delays and Randomly Occurring Disturbances)

  • 김기훈;박명진;권오민
    • 전기학회논문지
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    • 제63권7호
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    • pp.976-986
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    • 2014
  • In this paper, the problem of reliable control of linear systems with time-varying delays, randomly occurring disturbances, and actuator failures is investigated. It is assumed that actuator failures occur when disturbances affect to the systems. Firstly, by using a suitable Lyapunov-Krasovskii functional and some recent techniques such as Wirtinger-based integral inequality and reciprocally convex approach, stabilization criterion for nominal systems with time-varying delays is derived. Secondly, the proposed method is extended to the reliable $H_{\infty}$ controller design for linear dynamic systems with time-varying delays, randomly occurring disturbances, and actuator failures. Since nonlinear matrix inequalities (NLMIs) are involved in proposed results, the cone complementarity algorithm will be introduced. Finally, two numerical examples are included to show the effectiveness of the proposed criteria.

다항식 퍼지 대규모 시스템의 출력 궤환 제어기 설계 : 제곱합 접근 방법 (Design of Output Feedback Controller for Polynomial Fuzzy Large-Scale System : Sum-of-Square Approach)

  • 김한솔;주영훈;박진배
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제21권5호
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    • pp.549-554
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    • 2011
  • 본 논문에서는 출력 궤환 제어기를 이용해 다항식 퍼지 대규모 시스템을 안정화하는 방법을 제안한다. 이를 위해, 먼저, 대규모 시스템의 부분 시스템에 대해 퍼지 모델링을 한 후, 각각에 대해 출력 궤환 제어기를 설계하여 대규모 시스템을 안정화하는 방법을 제안한다. 이때, 다항식 Lyapunov 함수를 적용하면 다항식 퍼지 대규모 시스템의 안정화 조건은 제곱합 조건으로 주어지고, 이것은 MATLAB의 툴박스인 SOSTOOLS로 해석 가능하다. 이러한 과정을 거친 후에 얻어진 해에서 시스템을 안정화시키는 출력 궤환 제어기의 이득을 구할 수 있다. 마지막으로, 제안된 기법의 적합성을 검증하기 위해 시뮬레이션 예제가 주어진다.

Two-Wheeled Welding Mobile Robot for Tracking a Smooth Curved Welding Path Using Adaptive Sliding-Mode Control Technique

  • Dung, Ngo Manh;Duy, Vo Hoang;Phuong, Nguyen Thanh;Kim, Sang-Bong;Oh, Myung-Suck
    • International Journal of Control, Automation, and Systems
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    • 제5권3호
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    • pp.283-294
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    • 2007
  • In this paper, a nonlinear controller based on adaptive sliding-mode method which has a sliding surface vector including new boundizing function is proposed and applied to a two-wheeled welding mobile robot (WMR). This controller makes the welding point of WMR achieve tracking a reference point which is moving on a smooth curved welding path with a desired constant velocity. The mobile robot is considered in view of a kinematic model and a dynamic model in Cartesian coordinates. The proposed controller can overcome uncertainties and external disturbances by adaptive sliding-mode technique. To design the controller, the tracking error vector is defined, and then the sliding surface vector including new boundizing function and the adaptation laws are chosen to guarantee that the error vector converges to zero asymptotically. The stability of the dynamic system is shown through the Lyapunov method. In addition, a simple way of measuring the errors by potentiometers is introduced. The simulations and experimental results are shown to prove the effectiveness of the proposed controller.

적응 속도 관측기를 사용한 유도전동기의 센서리스 슬라이딩 모드 제어 (Sensorless Sliding Mode Control of an Induction Motor using Adaptive Speed Observer)

  • 지민석;김진수;이재용;이강웅
    • 한국항행학회논문지
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    • 제10권3호
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    • pp.191-197
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    • 2006
  • 본 논문에서는 적응 속도 관측기를 사용한 유도전동기의 센서리스 슬라이딩 모드 제어 방법을 제안하였다. 제어 목적은 엔코더를 대신하여 적응 속도 관측기를 적용하고, 전류 제어기에 포함된 파라미터 변화와 외란으로 인한 오차를 슬라이딩 모드 전류 제어기를 사용하여 제거하는 것이다. 제어 시스템에 적용된 슬라이딩 모드 전류 제어기와 적응 속도 관측기의 안정도는 Lyapunov 안정도 판별법을 이용하여 해석하였다. 제안한 제어 시스템의 성능은 Matlab Simulink를 사용한 모의 실험으로 증명되며, 유도전동기를 사용한 실험 결과를 통하여 실현 가능성을 확인하였다.

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Permanent Magnet Synchronous Motor Control Algorithm Based on Stability Margin and Lyapunov Stability Analysis

  • Jie, Hongyu;Xu, Hongbing;Zheng, Yanbing;Xin, Xiaoshuai;Zheng, Gang
    • Journal of Power Electronics
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    • 제19권6호
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    • pp.1505-1514
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    • 2019
  • The permanent magnet synchronous motor (PMSM) is widely used in various fields and the proportional-integral (PI) controller is popular in PMSM control systems. However, the motor parameters are usually unknown, which can lead to a complicated PI controller design and poor performance. In order to design a PI controller with good performance when the motor parameters are unknown, a control algorithm based on stability margin is proposed in this paper. First of all, based on the mathematical model of the PMSM and the least squares (LS) method, motor parameters are estimated offline. Then based on the estimation values of the motor parameters, natural angular frequency and phase margin, a PI controller is designed. Performance indices including the natural angular frequency and the phase margin are used directly to design the PI controller in this paper. Scalar functions of the d-loop and the q-loop are selected. It can be seen that the designed controller parameters satisfy Lyapunov large scale asymptotic stability theory if the natural angular frequencies of the d-loop and the q-loop are large than 0. Experimental results show that the parameter estimation method has good accuracy and the designed PI controller proposed in this paper has good static and dynamic performances.