In this paper, a saturated LQR controller considering control input's saturation for stable linear time-invariant systems with single control input is studied. Based on Lyapunov stability, two linear matrix inequality sufficient existence conditions for this controller are presented. Through numerical simulations for 2DOF vibrating system, it is confirmed that the saturated LQR controller is stable in the presence of control input's saturation and it is also shown that this controller can be applied to vibrating system practically.
A robust controller design to corrdinate a robot manipulator under unknown system parameters and bounded disturbance inputs is presented in this paper. Generally, robust controllers require high input torque so that they may face input saturation in actual application due to the power limitation of the actuator. To solve this problem, an improved robust controller with saturated input torque using a fuzzy logic control is proposed. Numerical examples are shown to validate the proposed controller using two degree-of-freedom planar arm.
Self-tuning control algorithms for an input-amplitude constrained system are developed and implemented. Magnitude of control input for small motors is generally restricted to narrow bound due to actuator saturation. The gain-adjusted control algorithm and the bounded-gain control algorithm proposed in this study yield smoother control input variations within the magnitude constraints comparing with the existing Clarke's suboptimal control algorithm. In the gain-adjusted control algorithm, the feedforward gain is adjusted using maximum gain, while in the bounded-gain control algorithm, the feedforward gain is bounded using weighting factor. For the DC servo motor control, the system performances of the proposed algorithms are compared with those of the existing algorithm by computer simulation and experiment. It is shown that the input variations of the proposed algorithms are smoother as compared with the existing algorithm.
In our previous research, we proposed a robust saturation controller which involves both control input saturation and structured real parameter uncertainties. This controller can analytically prescribed the upper and lower bounds of parameter uncertainties, and guarantee the closed-loop robust stability of the system in the presence of actuator's saturation. And the availability and the effectiveness of the proposed robust saturation controller were verified through numerical simulations. In this paper, we verify the robust stability of this controller through experimental tests. Expecially, we show unstable cases of other controllers in comparison with this controller. Experimental tests are carried out in the laboratory using a two-story test structure with a hydraulic-type active mass damper.
대형 구조물에 작용하는 큰 외력은 능동 제어 장치의 제어입력에 포화를 종종 유발한다. 그리고 구조물이 대형화될수록 질량, 강성 등의 파라미터들에 대한 정확한 값을 알기가 어려워지므로, 수학적인 모델과 실제 구조물과의 모델링 오차는 파라미터들에 대한 불확실성으로 제어기의 설계 시에 고려되어야 한다. 그러므로 건축 및 토목 구조물에 대한 능동 진동 제어 방법을 다룰 때 제어기의 안정성을 보장하기 위하여 제어입력의 포화와 계의 파라미터 불확실성을 동시에 고려한 강인 포화 제어기의 설계가 필요하다. 여기에서는 건물의 능동 진동 제어에 연구 및 적용되어진 여러 제어기들 중에서 선형 최적 제어기 LQR, 수정된 뱅뱅 제어기, 포화 슬라이딩 모드 제어기, 강인 포화 제어기의 안정성을 살펴본다. 특히 제안된 강인 포화 제어기의 필요성을 보이기 위하여 LQR, 수정된 뱅뱅 제어기, 포화 슬라이딩 모드 제어기들이 제어입력의 포화나 파라미터 불확실성이 존재하는 경우에 불안정해지는 현상들을 보인다. 2자유도 진동계에 대한 수치 예제와 능동 질량 감쇠기(AMD)를 이용한 2층 구조물에 대한 실험을 통하여 강인 포화 제어기의 강인 안정성을 보인다.
A delivery ship is used to handle the cargo with the crane to/from the ships. The ship is inclined in the direction of a cargo which is hung on a crane. In this case, a arc shaped rail should be in the equilibrium state to get good anti-rolling performance. In this study, a device and control algorithm are developed to take accurate and quick equilibrium of the rail. The device is composed of a hinged immovable support, screw jack and damper. And the control system is based on I-PD control law to consider of control input saturation and overshoot. The controller is composed of integral controller of feedforward path and proportional-derivative controller of feedback path. The parameters of controller is designed to follow the reference signal and to remove overshoot. The simulation results show that the desirable control performance is achieved.
This paper proposes a robust back-stepping control with polynomial-type PD input for flexible joint robot manipulators to overcome parameter uncertainty. In the first step, a fictitious control is designed with polynomial-type PD input for the rigid link dynamic by the H-infinity control method. In second and third steps, the other fictitious control and real control are designed using saturation control and polynomial-type PD input based on the Lyapunov's second method. In each step, the designed robust inputs satisfy the L2-gain, which is equal to or less than gamma in the closed loop system. In contrast with the previous researches, the proposed method proves performance relations with PD gain from the robust gain. The performance robustness of the proposed control is verified through a 2-DOF robot manipulator with joint flexibility.
본 논문에서는 입력 포화가 존재하는 다중 에이전트 시스템의 봉쇄제어 문제를 다룬다. 봉쇄제어의 목표는 추종 에이전트들을 리더 에이전트들에 의해 형성된 convex hull 안으로 몰아넣음으로써 군집 행동을 얻는 것이다. 본 논문에서는 일정한 속도로 움직이는 리더 에이전트들을 고려한다. 움직이는 리더들을 고려한 봉쇄 문제를 해결하기 위하여 PI기반의 분산제어 알고리즘을 제안한다. 다음으로 추종 에이전트들의 목표 위치로의 수렴성을 해석한다. 구체적으로 포화 비선형성을 고려하기 위하여 적분 형태의 리아프노프 함수를 적용한다. 그리고 Lasalle's Invariance Principle을 기반으로 임의의 상수 이득들에 대하여 오차 상태들의 점근적 수렴성을 보인다. 마지막으로 고정된 리더들과 일정한 속도로 움직이는 리더들을 고려한 시뮬레이션을 진행하여 이론적 결과를 검증하였다.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제2권3호
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pp.231-236
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2002
In this paper, we present an analysis and design method fur the control of input-saturated nonlinear systems with the time-delay. The target system is represented by Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model and the parallel distributed compensation (PDC) controller is designed to guarantee the local stability of the equilibrium point. We derive the sufficient condition for the local stability by applying Lyapunov-krasovskii theorem and this condition is converted into the LMI problem.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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