The electro-hydraulic training device (TP511) provided by Festo Didactic are widely used, but teaching materials do not include mathematical modeling. Thus, there is a limit for full-scale learning about the electro-hydraulic servo system by using this equipment. In this study, for the purpose of improving students' understanding of the classical control and modern control Festo's electro-hydraulic servo training device (TP511) was mathematically modeled and parameter values were calculated by examining the characteristics of each component. And P, PI, PD, and PID controllers highly used in the industrial field, were designed by using the root locus method to achieve the optimal gains and used for simulation and experiments using the Festo's electro-hydraulic servo training apparatus. The validity of the derived mathematical model and the calculated parameter values were verified through simulation and experiment. It was found that the p control can achieve the control target more effectively than the pid control for Festo's electro-hydraulic servo training system by using the root locus method.
본 논문에서는 마이크로 자이로스코프를 위한 폐루프 제어기를 설계하여 그 성능이 개선됨을 보였다. 마이크로 자이로스코프는 높은 Q값을 가지는 시스템으로 그 특성상 공진 영역에서 동작하게 되는데, 개루프로 동작할 경우 선형성, 대역폭 등의 성능에 제약이 있게 된다. 폐루프 제어기는 개루프 동작시의 이러한 제약을 극복하고 성능을 개선할 수 있도록 한다. 본 연구에서는 PD 제어기를 적용하였으며 실험 대상이 된 마이크로 자이로스코프는 서울대에서 설계하고 Bosch foundry에서 제작한 SNU-Bosch MEMS 자이로스코프를 사용하였다. 실험을 통해 폐루프 제어기의 성능을 검증한 결과 대역폭은 35Hz에서 78Hz로, 선형성은 2.07%에서 0.504%로, 바이어스 안정도는 0.066deg/sec에서 0.043deg/sec로 개선되는 것을 확인할 수 있었다.
This study proposes a method for improvement of PD type fuzzy controller. The method includes self tuner using gradient algorithm that is one of the optimization algorithms. The proposed controller improves simple Takagi-Sugeno type FLC (Fuzzy Logic Control) system. The simple Takagi-Sugeno type FLC system changes nonlinear characteristic to linear parameters of consequent membership function. The simple FLC system could control the system by calibrating parameter of consequent membership function that changes the system response. While the determination on parameter of the simple FLC system works well only partially, the proposed method is needed to determine parameters that work for overall response. The simple FLC system doesn't predict the response characteristics. While the simple FLC system works just like proportional part of PID, our system includes derivative part to predict the next response. The proposed controller is constructed with P part and D part FLC system that characteristic parameter on system response is changed by self tuner for effective response. Since the proposed controller doesn't include integral part, it can't eliminate steady state error. So we include a gain to eliminate the steady state error.
The Rotating transmission is made up of belts, mass disks and gears. This transmission is controlled electro-mechanically by the motor and operation program. The control strategy of the system can be to change belts' stiffness and the masses of mass disk and gear. This system can be modeled as a rigid body, and also finds broad application in such diverse fields as machine tools, the cruise control system In automobiles, and control in the attitude and gimbals of spacecraft. This Transmission proves the necessity and effect of a closed loop control. The study of the Rotating Transmission excited by its base motion is able not only to predict the rotational performance, but to obtain the fundamental data for vibration isolation. In this research, we compared the response characteristics of the two controllers by means of the experiments on PD controller and PID controller added on integral action. Furthermore, we studied the response abilities such as steady state error, overshoot, and ect. and the response velocities such as rising time, settling time, and ect. in the rotating transmission.
In this paper, decoupled controller design for Autonomous Underwater Vehicle(AUV) and its simulated performance test results and Hardware In the Loop Simulation(HILS) results are presented. Control system design is done using the PD control scheme. Stability analysis and step response of closed loop system under uncertain parameter condition are also presented. The results of full coupled nonlinear model simulation show the well applicability of the designed controller. From the results of HILS, we can verify performance of real time processing and implemented hardware for AUV.
Ship Autopilots are usually designed based on the PD and Pill controllers because of simplicity, reliability and easy to construct. However their performance in various environmental conditions is not as good as desired. This disadvantage can be overcome by adjusting works or constructing adaptive controllers. But those methods are complex and not easy to do. This paper presents a new method for constructing a Ship Autopilot based on the combination of Fuzzy Logic Control (FLC) and Linear Control Theory (Pill control). The new Ship Autopilot has the advantages of both the Pill and FLC control methodologies: easy to construct, and optimal control laws can be established based on ship masters' knowledge. Therefore, the new ship autopilot can be well adapted with parameter variations and strong environment effects. Simulation using MATLAB software for a ship with real parameters shows high effectiveness of the Fuzzy Pill autopilot in course keeping and course changing manoeuvres in comparison with the ordinary Pill ship autopilots.
PID controller is applied mostly to two-order system. In third-order or higher- system, it's impossible to get high response quality because of having more zero point than the number of zero point being in the PID controller. To solve those, Jung & Dorf suggested a new type of PIDA controller and solved problen of a third-order system.. But, as the result of getting step response using PIDA controller, rising time is very quickly but wide overshoot is happened. Beside designing PIDA controller with using CDM(Coefficient Diagram Method) of Shunji Manabe decreases overshoot to desired but rising time is very slow. Therefore this paper suggest a I-PDA controller for low overshoot and fast responsibility. This paper applied designed PD-PIDA controller to position control of 3-Phase induction motor.
In this paper a new approach to estimate scaling factors of fuzzy controllers such as the fuzzy PID controller and the fuzzy PD controller is presented. The performance of the fuzzy controller is sensitive to the variety of scaling factors[1]. The desist procedure dwells on the use of evolutionary computing(a genetic algorithm) and estimation algorithm for dynamic systems (the inverted pendulum). The tuning of the scaling factors of the fuzzy controller is essential to the entire optimization process. And then we estimate scaling factors of the fuzzy controller by means of two types of estimation algorithms such as Neuro-Fuzzy model, and regression polynomial [7]. This method can be applied to the nonlinear system as the inverted pendulum. Numerical studies are presented and a detailed comparative analysis is also included.
In this paper, we propose the LQ servo control method for the automatic train control of urban rail vehicle. Structures of the conventional PID control and LQ servo controller are compared in order to demonstrate the simplicity of the proposed controller which doesn't have zeros of the closed loop systems. The energy consumption is dealt with as an object function to be minimized, which consists of the quadratic performance indices for optimal control with the input of the feedback linearization. The effectiveness of the proposed method is shown by the practical example, compared with the conventional PD controller.
This paper presents a data based low-order controller design algorithm for a linear time-invariant process with a time delay. The algorithm is composed by combining an identification step based on open loop pulse test with a low-order controller design step to obtain the entire set of controllers achieving multiple performance specifications. The initial information necessary for this algorithm are merely the width and amplitude of a rectangular pulse, a controller of four types (PI, PD, PID, first-order), and design objectives. Various parametric approaches that have been developed are merged in the controller design algorithm. The resulting controller set satisfying the design objectives are displayed on the 2D and 3D graphics and thus it is very easy for us to pick a controller inside the admissible set because we can check the corresponding closed-loop performances visually.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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