Pairo, Hamidreza;Khanzade, Mohammad;Shoulaie, Abbas
Journal of Power Electronics
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제18권4호
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pp.1099-1110
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2018
In this paper, a loss minimization control method for interior permanent magnet synchronous motors is presented with considering self-saturation and cross saturation. According to variation of the d-axis and q-axis inductances by different values of the d-axis and q-axis components of currents, it is necessary to consider self-saturation and cross saturation in the loss minimization control method. In addition, the iron loss resistance variation due to frequency variation is considered in the condition of loss minimization. Furthermore, the loss minimization control method is compared with maximum torque per ampere (MTPA), unity power factor (UPF) and $i_d=0$ control methods. Experimental results verify the performance and proper dynamic response of the loss minimization control method with considering self-saturation and cross saturation.
In the actual control systems, there exist many kinds of restrictions or nonlinearities. However, due to the nonlinearities in actuators and sensors, the designed controller may not be applicable in some practical situations. One such nonlinearity is amplitude saturation in actuators. Although sometimes it may be ignored, in other cases failure to consider actuator saturation may severely degrade closed-loop system performance and even lead to instability. On the other hand, limiting the controller gain to avoid saturation sacrifices control effort and may lead to loss of performance. Consequently, in some cases, the actuator saturation must be explicitly taken into account to ensure desired performance. However, in this paper, an anti-windup control system design method is introduced to suppress the windup due to the amplitude saturation of the actuator. The proposed control system has very simple design process and guarantees the good control performance. The validity of the proposed control system will be shown by comparing with the results of a reported paper.
A robust high-speed motion controller is proposed. The proposed controller consists of the proximate time optimal servomechai는 (PTOD) for high-speed motion, disturbance observer (DOB) for robustness, friction compensator, and saturation handling element, In the proposed controller, DOB basically provides the chance to apply PTOS to non-double integrator systems by drastically reducing disturbances as well as unwanted signals due to difference between real system and the double integrator model. But, in DOB-based systems, if control input is saturated due to control input PTOS and/or DOB, overall system stability cannot be guaranteed. To solve this problem, ribust stability, when the control input is saturated. Eventually, a simple saturation handling element is inserted to maintain internal stability of overall system. Also, we explain the our two saturation handling methods, Additional Saturation Element (ASE_ and Self Adjusting Saturation (SAS), are the equivalent solutions of the saturation problem to maintain internal stability. The stability and performance of the proposed controller are verified through numerical simulations and experiments using a precision linear motor system.
This paper proposes a force reflection control method with a speed saturation compensation scheme for the slave manipulators having a speed saturation due to the high reduction ratio joints. When speed saturation is generated, the proposed force reflection control method not only shows an anti-windup feature in controlling the slave manipulator but also makes the master manipulator move slowly using the force reflection caused by saturation. In this way, the position of the slave manipulator tracks the reference position regardless of speed saturation. The experimental results show that the proposed control method provides excellent performance.
In our previous paper, we developed a robust saturation controller for the linear time-invariant (LTI) system involving both actuator's saturation and structured real parameter uncertainties. This controller can only guarantee the closed-loop robust stability of the system in the presence of actuator's saturation. But we cannot analytically make any comment on control performance of this controller. In this paper, we suggest a method to use linear matrix inequality (LMI) optimization problem which can analytically explain control performance of this robust saturation controller only in nominal system. The availability of design method using LMI optimization problem for this robust saturation controller is verified through a numerical example for the building with an active mass damper (AMD) system.
When the manipulator consisting of high ratio gear reducers at its joints is used as the slave manipulator in teleoperated systems, its dynamic characteristics is much slower than that of the master manipulator and it is likely to encounter the saturation in the input magnitude. The control input saturation generates an windup phenomenon that the system stability and position tracking performance of the slave manipulator are to be deteriorated. This paper proposes an force reflecting control scheme and its design method which compensates the control input saturation with absolute stability. The proposed scheme is shown to give a stable force reflection while compensating for control input saturation effectively.
During the last thirty years many structural control concepts have been proposed for the reduction of the structural response caused by earthquake excitations. Their research and implementation in practice have shown that seismic control of structures has a lot of potential but also many limitations. In this paper the importance of two practical issues, time delay and saturation effect, on the performance of controlled structures, is discussed. Their influence, both separately and in interaction, on the response of structures controlled by a modified pole placement algorithm is investigated. Characteristic buildings controlled by this algorithm and subjected to dynamic loads, such as harmonic signals and actual seismic events, are analyzed for a range of levels of time delay and saturation capacity of the control devices. The response reduction surfaces for the combined influence of time delay and force saturation of the controlled buildings are obtained. Conclusions regarding the choice of the control system and the desired properties of the control devices are drawn.
건물의 능동 진동 제어에 있어서 제어기의 제어입력의 포화와 건물의 파라미터 불확실성을 동시에 고려하는 제어 방법이 필요하다. 저자들의 이전 논문에서는 제어 입력에 포화가 존재하는 불확실한 선형 시불변계에 대하여 강인 안정성과 제어 성능이 보장되는 강인 포화 제어기를 제안하였다. 본 논문에서는 능동 질량 감쇠기 (AMD)가 설치된 건물의 능동 진동 제어에 대한 제안된 강인 포화 제어기의 유용성을 실험적으로 검증한다. 실험은 유압식 AMD가 설치된 2층의 건물 모형에 대하여 수행된다.
몇몇 포화를 갖는 공정에서 경제적인 운전점이 포화시작점에 있게 된다. 고전적인 피드백 제어기는 포화시작점에서 동특성이 급박하게 바뀌고 포화가 된 상태에서는 피드백을 위한 정보가 없기 때문에 사용할 수가 없다. 포화점과 동특성이 알려져 있고 바뀌지 않을 때는 모델예측제어 같은 최적화를 기반으로 하는 방법들이 어려움 없이 이 제어 문제를 처리할 수 있다. 그렇지 않으면, 이 포화점과 등특성을 추적하는 적응 방법이 첨가되어야 한다. 여기서는, 이 제어 문제를 해결할 수 있는 매우 간단한 방법들로서, 최근의 slope seeking method와 relay feedback method에 기반한 두가지 제어 방법을 제안한다. 포화현상을 갖는 이차 액위제어 공정에 적용한 모사를 통하여 그 성능을 검사하였다. 모사결과는 제안하는 본 제어 방법들이 포화시작점을 5% 이내로 찾고 유지하는 것을 보여주고 있다.
The heavy duty power manipulate generally has high ratio gear reducers at its joints. When it is used as a slave manipulator in the teleoperation system, therefore, the control input saturates frequently and its tracking performance and stability ate also likely to be deteriorated. This paper proposes a force reflecting control scheme for the manipulator with control input saturation. A series of experiments are shown to give excellent tracking performance with force reflection regardless of control input saturation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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