Sliding mode design and analysis for nonlinear system was carried out. A designer will determine the parameters to know about the performance and robustness of the system dynamics. To investigate the characteristics of sliding mode control, an inverted pendulum model is applied by the sliding mode control and the state concerned is output. Comparison is made by evaluating different initial conditions, sliding numerical components for sliding surface, and input gain, the dynamic of output will be investigated to conclude the generality. Control approaches have their limitations and sliding mode control is no exception. The chattering problem is its main negative effect to overcome. This effect is displayed and in this project chattering problem is suppressed by a modified discontinuous controller.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.49
no.9
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pp.495-503
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2000
In this paper we propose a design procedure of loop-shaping two-degree-of-freedom H$\infty$ digital controller for sampled-data system. We extend the continuous time loop-shaping two-degree-of-freedom H$\infty$ control problem to sampled-data system. The configuration of generalized plant is modified for sampled-data system. And then using continuous lifting we obtain the digital controller. In the final stage of loop-shaping procedure the problem of absorbing weighting functions is discussed. We summarize this study to the design procedure and illustrate the application for an inverted pendulum on the cart.
$\textbullet$ Closed System Identification for inherently unstable systems $\textbullet$ Application of Observer/controller Identification (OCID) algorithm to those systems $\textbullet$ An open-loop system model with corresponding controller and observer gains are identified using OCID $\textbullet$ Experimental example of the OCID algorithm for an inverted pendulum system operating in closed-loop $\textbullet$ Modal analysis and time response to the added distrubance are presented to evaluate the performance of the OCID algorithm.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.6
no.1
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pp.6-13
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2002
This paper deals with the linear matrix inequality (LMI) design procedures for multi-objective Η$_2$/Η$_{\infty}$ controllers with pole-placement constraints for an inverted pendulum system modeled as convex polytopes to ensure the stabilizing regulator and tracking performances. Polytopic models with multiple linear time-invariant models linearized at some operating points are derived to design controllers overcoming the conservativeness such as a controller may have when it is designed for a model linearized at a single operating point. Multi-objective controllers are designed for polytopic models by the LMT design technique with convex algorithms. It is observed that the inverted pendulum controlled by any controller designed for each polytopic model is stabilizingly restored to the vertical angle position for initial values of larger tilt anlges.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.2
no.3
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pp.57-64
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2001
This paper propose a robust control method to achieve a desired system performance in spite of system uncertainty and disturbance uncertainty. The procedures of the robust controller based on QFT(Quantitative Feedback Theory) make template, bound and loop shaping which are considered by system parameter variations and performance specifications. To prove the efficiency, the designed controller is applied for an inverted pendulum which is so sensitive to the parameter variation and has a highly nonlinear and unstable characteristics. It is shown that the simulation and experimental results from the proposed controller are efficient in robustness of parameter variation and disturbance.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.48
no.6
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pp.1-7
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2011
This paper presents implementation and control of a two wheeled mobile robot system which consists of two systems, an inverted pendulum system and a mobile robot system. Control purpose is to regulate its balancing and navigation. The balancing robot has advantages of one point turning and robust balancing against disturbances from the ground. Simulation studies of local and global control methods are performed. Since the robot is implemented to have a symmetrical structure, simple linear control algorithms are used for balancing and navigation. Low cost sensors such as gyro and tilt sensor are fused together to detect the inclined angle. Experimental studies of following desired circular trajectory are conducted.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.14
no.3
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pp.68-76
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2000
The stabilization control of Inverted Pendulum(IP) system is difficult because of its nonlinearity and structural unstability. Futhermore, a series of conventional techniques such as the pole placement and the optimal control based on the local linearizations have narrow stabilizable regions. At the same time, the fine tunings of their gain parameters are also troublesome. Thus, in this paper, an Evolving Neural Network Controller(ENNC) which its structure and its connection weights are optimized simultaneously by Real Variable Elitist Genetic Algorithm(RVEGA) was presented for stabilization of an IP system with nonlinearity. This proposed ENNC was described by a simple genetic chromosome. And the deletion of neuron, the according to the various flag types. Therefore, the connection weights, its structure and the neuron types in the given ENNC can be optimized by the proposed evolution strategy. And the proposed ENNC was implemented successfully on the ADA-2310 data acquisition board and the 80586 microprocessor in order to stabilize the IP system. Through the simulation and experimental results, we showed that the finally acquired optimal ENNC was very useful in the stabilization control of IP system.
Kim, Keun-Ki;Yu, Chang-Wan;Hong, Dae-Seung;Sin, Ja-Ho;Choe, Chang-Ho;Choe, Yong-Gil;Song, Yeong-Mok;Yim, Wha-Yeong
Proceedings of the KIEE Conference
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2001.07d
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pp.2261-2263
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2001
Fuzzy controller design consists of intuition, and any other information about how to control system, into a set of rules. These rules can then be applied to the system. It is very important to decide parameters of IF-THEN rules. Because fuzzy controller can make more adequate force to the plant by means of parameter optimization, which is accomplished by learning procedure. In this paper, we apply fuzzy controller designed to the Swing-UP Inverted pendulum.
This paper represents fundamental developments in Fuzzy and Neural approaches. The Fuzzy Controller(FC) and plant are cascaded in Adaptive framework. Each of which produces its outputs. The adjustable parameters all pertain to the fuzzy controller is implemented as an Adaptive FC to adjust the environments of the plant. There is an error meaure block which is a difference between the actual state and desired state. We introduce error back propagation algorithm in neural method. To speed up convergence, we follow a steepest decent in the sense that each parameter set update leads to a smaller error measure and is learned by this methodology. Inverted pendulum is a typical testbed to measure the effectiveness of nonlinear control system. finally we simulated the adaptive fuzzy controller to be able to bring back to the upright position of the its angle and angular velocity.
Vestibular hair cells, the sensory receptors of vestibular organs, selectively amplify miniscule stimuli to attain high sensitivity. Such selective amplification results in compressive nonlinear sensitivity, which plays an important role in expanding dynamic range while ensuring robustness of the system. In this study, negative stiffness mechanism, a mechanism responsible for the selective amplification by vestibular hair cells, is applied to a simple mechanical system consisting of an array of inverted pendulums. The structure and working principle of the system have been inspired by gating spring hypothesis proposing that opening and closing of transduction channels contributes to the global stiffness of vestibular hair bundle. Parameter study was carried out to analyze the effect of each parameter on the compressive nonlinearity of suggested model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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