The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.7
no.5
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pp.1133-1138
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2012
In the paper, design of nonlinear sliding surfaces which are based on optimal control is studied, The state trajectory by the input of optimal control was obtained by Frobenius theorem and matrix decomposition method, was set the nonlinear sliding surfaces of the system. The states is maintained to sliding surfaces from initial states. As the result, robustness of the system can be guaranteed throughout an entire response of the system starting form the initial time instance, the uncertainty and external disturbance that can occur during the reaching time is removed, the problem of large control input was solved, and setting the sliding surfaces optimal path was able to reduce the tracking time. The validity of the proposed control scheme is shown in computer simulation for inverted pendulum.
This paper proposes a locomotion pattern and a control method for biped robots with curved soles. First, since the contact point of a supporting leg may arbitrarily move back and forth on the ground, we derived the desired trajectory from a model called the Moving. Inverted Pendulum Model (MIPM) where the Zero Moment Point (ZMP) exists at the supporting point and can be moved intentionally. Secondly, a biped robot with curved soles is an under-actuated system since the supporting point contacting with a point on the ground has no actuator during the single supporting phase. Therefore, this paper proposes a computed-torque control for this under-actuated system using decoupled dynamic equations. A series of computer simulations with a 7-DOF biped robot with curved soles shows that the proposed walking pattern and control method are effective and allow the biped robot to walk fast and stably, and move more like human beings. Also, it is shown that the curved sole shape has superior energy consumption compared to flat soles, and greater efficiency in ascending and descending the stairs.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.14
no.1
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pp.112-117
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2004
This paper suggests the design and analysis of the fuzzy sliding mode control for a nonlinear system using Takagi-Sugeno(T-S) fuzzy model. In this control scheme, identifying procedure that the input gain matrices in a T-S fuzzy model are manipulated into the same one is needed. The input disturbances generated in the identifying procedure are resolved by incorporating the disturbance treatment method of the conventional sliding mode control. The proposed control strategy can also treat the input disturbances that can not be linearized in the linearization procedure of T-S fuzzy modeling. Design example for the nonlinear system, an inverted pendulum on a cart, demonstrates the utility and validity of the proposed control scheme.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.4
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pp.336-341
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2015
This paper proposes a balancing and driving control system for a Mecanum wheel ball robot which has a two axis structure and four motors. The inverted pendulum control method is adopted to maintain the balance of the ball robot while it is driving. For the balancing control, an anon-model-based controller has been designed to control the device simply without the need of a complex formula. All the gains of the controller are heuristically adjusted during the experiments. The tilt angle is measured by IMU sensors, which is used to generate the control input of the roll and pitch controller to make the tilt angle zero. For the driving control, the PID control algorithm has been adopted with angles of the wheels and the encoder data. The performance of the designed control system has been verified through the real experiments with the suggested ball robot.
In designing a 300 meter high skyscraper expected to be the tallest building in Japan, an earthquake-ridden country, we launched on the full-scale performance based design to ensure redundancy and establish new specifications using below new techniques. The following new techniques are applied because the existing techniques/materials are not enough to meet the established design criteria for the large-scale, irregularly-shaped building, and earth-conscious material saving and construction streamlining for reconstructing a station building are also required: ${\bullet}$ High strength materials: Concrete filled steel tube ("CFT") columns made of high-strength concrete and steels; ${\bullet}$ New joint system: Combination of outer diaphragm and aluminium spray jointing; ${\bullet}$ Various dampers including corrugated steel-plate walls, rotational friction dampers, oil dampers, and inverted-pendulum adaptive tuned mass damper (ATMD): Installed as appropriate; and ${\bullet}$ Foundation system: Piled raft foundation, soil cement earth-retaining wall construction, and beer bottle shaped high-strength CFT piles.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2000.05a
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pp.249-255
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2000
HRIV(Hybrid Rule-Interval Variation) method is presented to stabilize a class of nonlinear systems, where SMC(Sliding Mode Control) and ADC (ADaptive Control) schemes are incorporated to overcome the unstable characteristics of a conventional FLC(Fuzzy Logic Control). HRIV method consists of two modes: I-mode (Integral Sliding Mode PLC) and R-mode(RIV method). In I-mode, SMC is used to compensate for MAE(Minimum Approximation Error) caused by the heuristic characteristics of FLC. In R-mode, RIV method reduces interval lengths of rules as states converge to an equilibrium point, which makes the defined Lyapunov function candidate negative semi-definite without considering MAE, and the new uncertain parameters generated in R-mode are compensated by SMC. In RIV method, the overcontraction problem that the states are out of a rule-table can happen by the excessive reduction of rule intervals, which is solved with a dynamic modification of rule-intervals and a transition to I-mode. Especially, HRIV method has advantages to use the analytic upper bound of MAE and to reduce Its effect in the control input, compared with the previous researches. Finally, the proposed method is applied to stabilize a simple nonlinear system and a modified inverted pendulum system in simulation experiments.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.2
no.2
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pp.67-74
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2007
Chattering phenomenon is still a large drawback of VSS. To overcome this problem, various approaches have been reported. A new notion of sliding sector has been proposed recently. Inside this sector, a kind of norm of the state decreases without control input. Therefore, so long as the state is constrained inside this sector, the norm of the state approaches to zero. The sliding sector theory is elementary study step and is studied about only linear systems. In this paper, new methods of the tracking control of unstable nonlinear systems using the sliding sector is proposed. This paper analyzes the stability, using Lyapunov function on the sliding sector. Through the computer simulations for an inverted pendulum system, it is verified that sliding sector control is capable to reduce the chattering.
Kim, You-Keun;Kim, Jae-Hun;Hyun, Chang-Ho;Kim, Eun-Tai;Park, Mi-Gnon
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2004.10a
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pp.211-216
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2004
In this thesis, we present the Takagi-Sugeno-Kang (TSK) fuzzy model based adaptive controller and adaptive identification for a general class of uncertain nonlinear dynamic systems. We use an estimated model for the unknown plant model and use this model for designing the controller. The hybrid adaptive control combined direct and indirect adaptive control based on TSK fuzzy model is constructed. The direct adaptive law can be showed by ignoring the identification errors and fails to achieve parameter convergence. Thus, we propose an TSK fuzzy model based hybrid adaptive (HA) law combined of the tracking error and the model ins error to adjust the parameters. Using a Lyapunov synthesis approach, the proposed hybrid adaptive control is proved. The hybrid adaptive law (HA) is better than the direct adaptive (DA) method without identifying the model ins error in terms of faster and improved tracking and parameter convergence. In order to show the applicability of the proposed method, it is applied to the inverted pendulum system and the performance is verified by some simulation results.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.55
no.3
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pp.91-97
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2006
A major difficulty with the practical application of the multiple observer based IFDI schemes is the computational burden of the residual generation. In this paper, a new residual generator that employs function observers is proposed to reduce the computational burden, and the design methods of the IFDIS, equipped with the residual generator, are presented. The function observers employed in the residual generator can be considered as a dual of the unknown input (function) observer And it can be designed to estimate the measurement errors that are due to sensor faults. The error estimates are further processed to generate the residuals by which reliable fault detection/isolation result car be obtained. The proposed scheme is more useful, in real-time application, than any other multiple state observer based IFDISs. It can be effectively applied to fault tolerant control because the failure effects can be compensated by the use of the estimates of measurement errors. The proposed IFDI scheme is applied to an inverted pendulum control system for the IFDI of failed sensor and fault compensation.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers A
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v.48
no.2
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pp.145-152
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1999
This paper presents an optimal design method for fuzzy logic controllers using genetic algorithms. In general, the design of fuzzy logic controllers has difficulties in the acquisition of exper's knowledge and relies to a great extent on empirical and heuristic knowledge which, in many cases, cannot be objectively justified. So, the performance of the controller can be degraded in the case of plant parameter variations or unpredictable incident which the designer may have ignored, and parameters of the fuzzy logic controller obtained by expert's control action may not be global. To solve these problems, the proposed method using genetic algorithms in this paper, can tune the parameters of fuzzy logic controller including scaling factors and determine the appropriate number of fuzzy reles systematically and automatically. We provide the second drder dead time plant and inverted pendulum system to evaluate the feasibility and generality of our proposed method. Comparison shows that the proposed controller can producd higher accuracy and a smaller number of fuzzy rules than manually tuned fuzzy logic controller.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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