Since the nonlinearity and uncertainties which inherently exist in vehicle system need to be considered in active suspension control law design, this paper proposes a new control strategy for active vehicle suspension systems by using a combined control scheme, i.e., respectively using a genetic algorithm (GA) based self-tuning PID controller and a fuzzy logic controller in two loops. In the control scheme, the PID controller is used to minimize vehicle body vertical acceleration, the fuzzy logic controller is to minimize pitch acceleration and meanwhile to attenuate vehicle body vertical acceleration further by tuning weighting factors. In order to improve the adaptability to the changes of plant parameters, based on the defined objectives, a genetic algorithm is introduced to tune the parameters of PID controller, the scaling factors, the gain values and the membership functions of fuzzy logic controller on-line. Taking a four degree-of-freedom nonlinear vehicle model as example, the proposed control scheme is applied and the simulations are carried out in different road disturbance input conditions. Simulation results show that the present control scheme is very effective in reducing peak values of vehicle body accelerations, especially within the most sensitive frequency range of human response, and in attenuating the excessive dynamic tire load to enhance road holding performance. The stability and adaptability are also showed even when the system is subject to severe road conditions, such as a pothole, an obstacle or a step input. Compared with conventional passive suspensions and the active vehicle suspension systems by using, e.g., linear fuzzy logic control, the combined PID and fuzzy control without parameters self-tuning, the new proposed control system with GA-based self-learning ability can improve vehicle ride comfort performance significantly and offer better system robustness.
세계적으로 수많은 로봇연구실에서 이륜 도립진자 이동로봇에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 이런 이륜 도립진자 이동로봇이 평탄한 경사면에서 안정적으로 주행할 수 있도록 하는 강인 제어기를 개발하는 것으로 고려한다. 경사면에서 이륜 도립진자 이동로봇의 균형을 위해 3 자유도의 운동방정식에서 선회운동을 제한한 2 자유도 동력학식을 사용하며, 가변구조시스템 이론을 근간으로 하는 슬라이딩 모드 제어기를 제안하고 LQR 이론을 이용하여 슬라이딩 운동이 일어나는 슬라이딩 평면을 설계한다. 시뮬레이션을 위해 Mathworks사의 Simulink를 활용하여 이륜 도립진자 이동로봇의 2 자유도 모델을 실현하고, 슬라이딩 모드 제어기 또한 Simulink를 이용하여 구현한다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안된 제어기가 경사면을 주행하는 이륜 도립진자 이동로봇을 효과적인 제어한다는 것을 보인다.
In this research, we propose a flexible conveying system (FCS) which consists of multiple arrays of cells. Each cell is a wheel driven by a two degree-of-freedom mechanism. The direction and velocity of cell are controlled based on the concept of hybrid control under a distributed network. Each cell has its own controller under a subsumption architecture for low-level control. A cell communicates with its four neighboring cells to manipulate n targeted object towards its desired position. The high-level control assigns a desired position and direction of the object to each cell. The path of each object is generated by many supporting cells. Moreover, the FCS can handle multiple objects simultaneously. To study the flexible conveying system, a GUI-based simulator of flexible conveying system is constructed. The simulated results show that the system can handle multiple objects independently and simultaneously under the proposed hybrid control architecture.
This paper consists of the vector control of three phase induction motors which has robustness against disturbances and parameter variations by the TDOF (Two Degree Of Freedom) theory. Using the TDOF theory, induction motor is robustly controlled for resistance variations and disturbances. Adaptive observer is used for the purpose of estimating the stator fluxes, the stator currents, and the parameters. The proposed control netted is verified by computer simulations.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제2권1호
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pp.1-6
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2000
This paper presents a control of active suspension for quarter car model with two degree of freedom by using H$\infty$ method. Absolute velocity of car body is measured for feedback. The system parameter variations are treated with multiplicative uncertainty model. Simulation results show that the H$\infty$ control provides good trade-off between ride quality, suspension packaging and road holding constraints. The experiment with a front wheel suspension system was done to verify the simulation results.
A discrete model reference control scheme for a vehicle four wheel steering system(4WS) is proposed and evaluated for a class of discrete time nonlinar dynamics. The schmen employs a neural network to identify the plan systems, wher the neural network estimates the nonlinear dynamics of the plant. The algorithm is proven to be globally stable, with tracking errors converging to the neighborhood of zero. The merits of this scheme is that the global system stability is guaranteed. Whith thd resulting identification model which contains the neural networks, the parameters of controller are adjusted. The proposed scheme is applied to the vehicle active four wheel system and shows the validity and effectiveness through simulation. The three-degree-of freedom vehicle handling model is used to investigate vehicle handing performances. In simulation of the J-turn maneuver, the yaw rate overshoot reduction of a typical mid-size car is improved by 30% compared to a two wheel steering system(2WS) case, resulting that the proposed scheme gives faster yaw rate response andl smaller side slip angle than the 2WS case.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제1권4호
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pp.464-473
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2003
A method for force-free control is proposed to realize pull-out work by an industrial articulated robot arm. This method achieves not only non-gravity and non-friction motion of an articulated robot arm according to an exerted force but also reflects no change in the structure of the servo controller. Ideal performance of a pull-out work by the force-free control method was assured by means of simulation and experimental studies with a two-degree-of-freedom articulated robot arm.
In this paper, we study the modeling and control of Electro-Magnetic Suspension System with 2 Degree Of Freedom. While the previous researchers considered the control of single rail EMS Systems, we consider the control of two rail EMS Systems. We first derive a simple model to represent the dynamics of EMS System with 2 D.O.F., using the Lagrange's method. The nonlinear equations of motion that we derive are shown to be linearizable by coordinate change and nonlinear static state feedback. The nonlinear static state feedback controller is constructed explicitly.
Fuzzy logic based control has recently been proposed for regulating the properties of magnetorheological (MR) dampers in an effort to reduce vibrations of structures subjected to seismic excitations. So far, most studies showing the effectiveness of these algorithms have focused on the use of a single MR damper. Because multiple dampers would be needed in practical applications, this study aims to evaluate the effects of multiple individually tuned fuzzy-controlled MR dampers in reducing responses of a multi-degree-of-freedom structure subjected to seismic motions. Two different fuzzy-control algorithms are considered, a traditional controller where all parameters are kept constant, and a gain-scheduling control strategy. Different damper placement configurations are also considered, as are different numbers of MR dampers. To determine the robustness of the fuzzy controllers developed to changes in ground excitation, the structure selected is subjected to different earthquake records. Responses analyzed include peak and root mean square displacements, accelerations, and interstory drifts. Results obtained with the fuzzy-based control schemes are compared to passive control strategies.
In this paper, we propose a robust controller for trajectory control of n-link robot manipulators using feature based on visual feedback. In order to reduce tracking error of the robot manipulator due to parametric uncertainties, integral action is included in the dynamic control part of the inner control loop. The desired trajectory for tracking is generated from feature extraction by the camera mounted on the end effector. The stability of the robust state feedback control system is shown by the Lyapunov method. Simulation and experimental results on a 5-link robot manipulator with two degree of freedom show that the proposed method has good tracking performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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