무인항공기가 복잡한 지형이나 위험 지역에서 안전한 비행을 하기 위해서는 요구되는 경로를 정밀하게 추종할 수 있는 제어기법이 필요하다. 경로추종을 위해 사용되는 PID 제어기에서는 경로의 곡률을 앞먹임하여 추종성능을 개선할 수 있다. 한편 경로를 정밀 추종하기 위해서는 제어기의 이득을 크게 하는 것이 필요하나 비행체의 응답속도가 느린 경우 큰 경로 추종 이득을 사용할 경우 성능 저하 또는 불안정성이 발생할 수 있다. 여기서는 응답지연을 고려하여 앞먹임을 갖는 PID제어기의 설계방법을 고려하였다. 앞먹임에 필요한 경로정보를 간단히 얻기 위해 주어진 경로를 3차 스플라인 방법을 적용하여 3차 다항식으로 나타내었다. 설계한 제어기의 추종성능을 평가하기 위해 높은 고도에서 운용되는 느린 횡방향 동특성을 갖는 무인항공기에 대해 비선형 시뮬레이션을 수행하였다. 제어기에서는 횡방향 동특성을 1차 모델로 가정하여 반영하였다. 시뮬레이션을 통하여 동특성을 고려한 경우는 비행체가 주어진 경로를 매우 정밀하게 추종함을 확인하였다.
In this paper, we propose the self-tuning of PID controller using diagonal recurrent neural networks. The characteristic of the proposed structure is on-line adaptive learning scheme in spite of variations of feedback, signals. Control performance is compared with that of neural network based PID controller which was proposed by Iwasa. Computer simulation results show that the proposed controller is effective in controlling of unknown nonlinear plants.
Conventional gain-tuning methods such as Ziegler-Nickels methods, have many disadvantages that optimal control ler gain should be tuned manually. In this paper, modified PID controllers which include self-tuning characteristics are proposed. Proposed controllers automatically tune the PID gains in on-1ine using neural networks. A new learning scheme was proposed for improving learning speed in neural networks and satisfying the real time condition. In this paper, using a nonlinear mapping capability of neural networks, we derive a tuning method of PID controller based on a Back propagation(BP)method of multilayered neural networks. Simulated and experimental results show that the proposed method can give the appropriate parameters of PID controller when it is implemented to DC Motor.
Although Fuzzy Logic Controller(FLC) adopted three terms as input gives better performance. FLC is in general composed of two-term control because of the difficulty in the construction of fuzzy rule base. In this paper, a three-term FLC which is similar to PID control but acts as a nonlinear controller is proposed. To reduce the complexity of the rule base design and increase efficiency, a simplified fuzzy PID control is induced from a hybrid velocity/position type PID algorithm by sharing a common rule base for both fuzzy Pi and fuzzy PD parts. It is simple in structure, easy in implementation, and fast in calculation. The phase plane technique is applied to obtain the rule base for fuzzy two-term control and them. The resultant rule base is Macvicar-Whelan type. The frequency response information is used in tuning of membership functions. Also a tuning strategy for the scaling factors is Proposed based on the relationship between PID gain and them. Simulation results show better performance and the effectiveness of the proposed method.
Park, Jang-Ho;Kim, Jin-Gyu;Ryu, Gi-Seok;Lee, Byung-Geul;Kim, Jong-Hwa
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2001년도 ICCAS
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pp.68.2-68
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2001
A position control system using hydraulic cylinder is modeled as a nonlinear system. In order to control this nonlinear system, in this paper, the fuzzy PID control technique which has time-varying control parameters is adopted. In this study, an exclusive sensor to detect the position of hydraulic cylinder is used, which is embeded in hydraulic cylinder.
PID 제어기의 자동 동조 방법이 제어분야에서 많은 연구가 되어 왔으며, 제안된 제어기 또한 PID 제어기 자동동조에 관한 연구이다. 제안된 면역 알고리즘은 인간의 면역 체계를 모방한 최적화 알고리즘으로 기억 세포 메카니즘과 다른 면역 알고리즘에 비하여 덜 복잡한 구조를 가지고 있다. 이렇게 제안된 면역 알고리즘을 PID 제어기의 파라메터를 최적화하는데 사용하고자 한다. 현재까지 면역 알고리즘은 주로 시스템 파라메터의 변동이 없는 최적화 문제에 적용되어왔다. 그러므로 면역 알고리즘에서의 기억세포 메카니즘에 대한 유용성이 없으며, 또한 그에 대한 연구가 미진한 상태이다. 본 연구에서는 비선형 가변 시스템에 기억세포를 사용한 면역 알고리즘을 적용하고자 한다. 제안된 면역 알고리즘의 성능 평가를 위하여 비선형 직류 모터의 속도 제어에 적용하고, 그 결과를 컴퓨터 모의실험을 통하여 제안된 면역 알고리즘이 가변 시스템 파리메에 대하여 빠른 수렴 성능과 좋은 제어 성능을 보임을 보이고자 한다.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제14권3호
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pp.188-199
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2014
Although the fuzzy logic controller is superior to the proportional integral derivative (PID) controller in motor control, the gain tuning of the fuzzy logic controller is more complicated than that of the PID controller. Using mathematical analysis of the proportional derivative (PD) and fuzzy logic controller, this study proposed a design method of a fuzzy logic controller that has the same characteristics as the PD controller in the beginning. Then a design method of a fuzzy logic controller was proposed that has superior performance to the PD controller. This fuzzy logic controller was designed by changing the envelope of the input of the of the fuzzy logic controller to nonlinear, because the fuzzy logic controller has more degree of freedom to select the control gain than the PD controller. By designing the fuzzy logic controller using the proposed method, it simplified the design of fuzzy logic controller, and it simplified the comparison of these two controllers.
TSK 퍼지 시스템의 뛰어난 성능을 일반 산업 현장에서 가장 많이 사용되고 있는 PID 제어기에 접목시켜, 비선형 시스템의 제어가 가능하고 강인성이 뛰어난 퍼지 PID 제어기의 설계를 제안한다. TSK 퍼지 제어기는 TSK 퍼지 모델로부터 극 배치법을 이용하여 설계되며, 비선형 시스템의 제어에서 시스템의 응답이 원하는 응답과 같아지도록 하는 뛰어난 능력이 있으나 구조가 복잡하여 산업 현장에서 사용되기에는 어려움이 있다. 본 연구에서는 구현하기 간편한 PID 제어기의 형태를 하면서, TSK 퍼지 제어기의 도움을 받아 설계되는 퍼지 PID 제어기를 제안한다. 즉, 먼저 비선형 시스템의 TSK 퍼지 제어기를 설계하고 그 TSK 퍼지 제어기의 제어 시뮬레이션으로부터 얻은 데이터를 이용하여 제안하는 퍼지 PID 제어기를 설계한다. 제안하는 제어기를 연속시간 비선형 시스템과 이산시간 비선형 시스템의 예제에 적용시켜 제어 시뮬레이션을 하였다. 그 결과 기존의 선형 PID 제어기로는 제어가 원만하지 않았으나 제안하는 제어기로는 원하는 응답 형태와 거의 같은 응답을 보이는 제어가 가능함을 알 수 있었다.
Nonlinear dynamic system exist widely in many types of systems such as chemical processes, biomedical processes, and the main steam temperature control system of the thermal power plant. Up to the present time, PID Controllers have been used to operate these systems. However, it is very difficult to achieve an optimal PID gain with no experience, because of the interaction between loops and gain of the PID controller has to be manually tuned by trial and error. This paper suggests control approaches by immune fuzzy for the nonlinear control system inverted pendulum, through computer simulation. This paper defines relationship state variables $x,{\dot{x}},{\theta},\dot{\theta}$ using immune fuzzy and applied its results to stability.
In this thesis, the algorithm of Fuzzy Logic Control(FLC) is applied to the Nonlinear system to implement a system response. Proportional-Integral-Derivative(PID) controller is also used to control the various systems. Look-up table is applied to decide the control input, and the other look-up table is added for saving memories and inference time. Generally, FLC input variables are error(E) and error derivative($\Delta$E). In this algorithm. another Input variable error's second derivative($\Delta^2$E) is added for Robust Fine control.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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