Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.48
no.6
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pp.8-14
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2011
In this note, a proof of Utkin's theorem is presented for SI(Single input) uncertain linear systems. The invariance theorem with respect to the two transformation methods so called the two diagonalization methods is proved clearly and comparatively for SI uncertain linear systems. With respect to the sliding surface transformation, the equation of the sliding mode i.e., the sliding surface is invariant. The control inputs by the two transformation methods both have the same gains. By means of the two transformation methods, the same results can be obtained. Through an illustrative example and simulation study, the usefulness of the main results is verified.
Because of the inevitable uncertainties such as structural parameters, external excitations and measurement noises, the effects of uncertainties should be taken into consideration in structural damage detection. In this paper, two probabilistic structural damage detection approaches are proposed to account for the underlying uncertainties in structural parameters and external excitation. The first approach adopts the statistical moment-based structural damage detection (SMBDD) algorithm together with the sensitivity analysis of the damage vector to the uncertain parameters. The approach takes the advantage of the strength SMBDD, so it is robust to measurement noise. However, it requests the number of measured responses is not less than that of unknown structural parameters. To reduce the number of measurements requested by the SMBDD algorithm, another probabilistic structural damage detection approach is proposed. It is based on the integration of structural damage detection using temporal moments in each time segment of measured response time history with the sensitivity analysis of the damage vector to the uncertain parameters. In both approaches, probability distribution of damage vector is estimated from those of uncertain parameters based on stochastic finite element model updating and probabilistic propagation. By comparing the two probability distribution characteristics for the undamaged and damaged models, probability of damage existence and damage extent at structural element level can be detected. Some numerical examples are used to demonstrate the performances of the two proposed approaches, respectively.
An iterative learning control scheme for tracking control of a class of uncertain nonlinear systems is presented. By introducing a model reference adaptive controller in the learning control structure, it is possible to achieve zero tracking of unknown system even when the upperbound of uncertainty in system dynamics is not known apriori. The adaptive controller pull the state of the system to the state of reference model via control gain adaptation at each iteration, while the learning controller attracts the model state to the desired one by synthesizing a suitable control input along with iteration numbers. In the controller role transition from the adaptive to the learning controller takes place in gradually as learning proceeds. Another feature of this control scheme is that robustness to bounded input disturbances is guaranteed by the linear controller in the feedback loop of the learning control scheme. In addition, since the proposed controller does not require any knowledge of the dynamic parameters of the system, it is flexible under uncertain environments. With these facts, computational easiness makes the learning scheme more feasible. Computer simulation results for the dynamic control of a two-axis robot manipulator shows a good performance of the scheme in relatively high speed operation of trajectory tracking.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.46
no.4
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pp.39-48
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2009
Asynchronous sequential machines, or clockless logic circuits, have several advantages over synchronous machines such as fast operation speed, low power consumption, etc. In this paper, we propose a novel robust controller for input/output asynchronous sequential machines with uncertain state transitions. Due to model uncertainties or inner failures, the state transition function of the considered asynchronous machine is not completely known. In this study, we present a formulation to model this kind of asynchronous machines ana using generalized reachability matrices, we address the condition for the existence of an appropriate controller such that the closed-loop behavior matches that of a prescribed model. Based on the previous research results, we sketch design procedure of the proposed controller and analyze the stable-state operation of the closed-loop system.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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v.37
no.6
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pp.1-8
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2000
This paper describes an algorithm for semantic video object tracking using semi automatic method. In the semi automatic method, a user specifies an object of interest at the first frame and then the specified object is to be tracked in the remaining frames. The proposed algorithm consists of three steps: object boundary projection, uncertain area extraction, and boundary refinement. The object boundary is projected from the previous frame to the current frame using the motion estimation. And uncertain areas are extracted via two modules: Me error-test and color similarity test. Then, from extracted uncertain areas, the exact object boundary is obtained by boundary refinement. The simulation results show that the proposed video object extraction method provides efficient tracking results for various video sequences compared to the previous methods.
Randomness exists in engineering. Tolerance, assemble-error, environment temperature and wear make the parameters of a mechanical system uncertain. So the behavior or response of the mechanical system is uncertain. In this paper, the uncertain parameters are treated as random variables. So if the probability distribution of a random parameter is known, the simulation of mechanical multibody dynamics can be made by Monte-Carlo method. Thus multibody dynamics simulation results can be obtained in statistics. A new concept called functional reliability is put forward in this paper, which can be defined as the probability of the dynamic parameters(such as position, orientation, velocity, acceleration etc.) of the key parts of a mechanical multibody system belong to their tolerance values. A flexible mechanical arm with random parameters is studied in this paper. The length, width, thickness and density of the flexible arm are treated as random variables and Gaussian distribution is used with given mean and variance. Computer code is developed based on the dynamic model and Monte-Carlo method to simulate the dynamic behavior of the flexible arm. At the same time the end effector's locating reliability is calculated with circular tolerance area. The theory and method presented in this paper are applicable on the dynamics modeling of general multibody systems.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.15
no.3
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pp.324-329
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2005
In this paper, a robust $H\infty$ stabilization problem to a uncertain discrete-time nonlinear systems with time-delay via fuzzy static output feedback is investigated. The Takagj-Sugeno (T-S) fuzzy model is employed to represent an uncertain nonlinear system with time-delayed state. Then, the parallel distributed compensation technique is used for designing of the robust fuzzy controller. Using a single Lyapunov function, the globally asymptotic stability and disturbance attenuation of the closed-loop fuzzy control system are discussed. Sufficient conditions for the existence of robust $H\infty$ controllers are given in terms of linear matrix inequalities via similarity transform and congruence transform technique. We have shown the effectiveness and feasibility of the proposed method through the simulation.
Repetitive systems stand for a kind of systems that perform a simple task on a fixed pattern repetitively and are widely spread in industrial fields. Hence, those systems have been of much interests by many researchers, especially in the field of iterative learning control (ILC). In this paper, we propose a finite-horizon tracking control scheme for linear time-varying repetitive systems with uncertain initial conditions. The scheme is derived both analytically and numerically for state-feedback systems and only numerically for output-feedback systems. Then, it is extended to stable systems with input constraints. All numerical schemes are developed in the forms of linear matrix inequalities. A distinguished feature of the proposed scheme from the existing iterative learning control is that the scheme guarantees the tracking performance exactly even under uncertain initial conditions. The simulation results demonstrate the good performance of the proposed scheme.
H-infinity norm relates to the maximum in the frequency response function and H-infinity control method focuses on the case that the vibration is excited at the fundamental frequency, while 2-norm relates to the output energy of systems with the input of pulses or white noises and 2-norm control method weighs the overall vibration performance of systems. The trade-off between the performance in frequency-domain and that in time-domain may be achieved by integrating two indices in the mixed vibration control method. Based on the linear fractional state space representation in the modal space for a piezoelectric flexible structure with uncertain modal parameters and un-modeled residual high-frequency modes, a mixed dynamic output feedback control design method is proposed to suppress the structural vibration. Using the linear matrix inequality (LMI) technique, the initial populations are generated by the designing of robust control laws with different H-infinity performance indices before the robust 2-norm performance index of the closed-loop system is included in the fitness function of optimization. A flexible beam structure with a piezoelectric sensor and a piezoelectric actuator are used as the subject for numerical studies. Compared with the velocity feedback control method, the numerical simulation results show the effectiveness of the proposed method.
In piezoelectric flexible structures, the contribution of vibration modes to the dynamic response of system may change with the location of piezoelectric actuator patches, which means that the ability of actuators to control vibration modes should be taken into account in the development of modal reduction model. The spatial $H_2$ norm of modes, which serves as a measure of the intensity of modes to system dynamical response, is used to pick up the modes included in the reduction model. Based on the reduction model, the paper develops the state-space representation for uncertain flexible tructures with piezoelectric material as non-collocated actuators/sensors in the modal space, taking into account uncertainties due to modal parameters variation and unmodeled residual modes. In order to suppress the vibration of the structure, a dynamic output feedback control law is designed by imultaneously considering the conflicting performance specifications, such as robust stability, transient response requirement, disturbance rejection, actuator saturation constraints. Based on linear matrix inequality, the vibration control design is converted into a linear convex optimization problem. The simulation results show how the influence of vibration modes on the dynamical response of structure varies with the location of piezoelectric actuators, why the uncertainties should be considered in the reductiom model to avoid exciting high-frequency modes in the non-collcated vibration control, and the possiblity that the conflicting performance specifications are dealt with simultaneously.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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