Wang, Yang;Swartz, R. Andrew;Lynch, Jerome P.;Law, Kincho H.;Lu, Kung-Chun;Loh, Chin-Hsiung
Smart Structures and Systems
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v.3
no.3
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pp.321-340
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2007
Structural control technologies have attracted great interest from the earthquake engineering community over the last few decades as an effective method of reducing undesired structural responses. Traditional structural control systems employ large quantities of cables to connect structural sensors, actuators, and controllers into one integrated system. To reduce the high-costs associated with labor-intensive installations, wireless communication can serve as an alternative real-time communication link between the nodes of a control system. A prototype wireless structural sensing and control system has been physically implemented and its performance verified in large-scale shake table tests. This paper introduces the design of this prototype system and investigates the feasibility of employing decentralized and partially decentralized control strategies to mitigate the challenge of communication latencies associated with wireless sensor networks. Closed-loop feedback control algorithms are embedded within the wireless sensor prototypes allowing them to serve as controllers in the control system. To validate the embedment of control algorithms, a 3-story half-scale steel structure is employed with magnetorheological (MR) dampers installed on each floor. Both numerical simulation and experimental results show that decentralized control solutions can be very effective in attaining the optimal performance of the wireless control system.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.1
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pp.20-27
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2020
In general, a nonlinear system is linearized in the form of a multiplication of the 1st and 2nd order system. This paper reports a design method of a weighting matrix and control law of LQ control to move the double poles that have a Jordan block to a pair of complex conjugate poles. This method has the advantages of pole placement and the guarantee of stability, but this method cannot position the poles correctly, and the matrix is chosen using a trial and error method. Therefore, a relation function (𝜌, 𝜃) between the poles and the matrix was derived under the condition that the poles are the roots of the characteristic equation of the Hamiltonian system. In addition, the Pole's Moving-range was obtained under the condition that the state weighting matrix becomes a positive semi-definite matrix. This paper presents examples of how the matrix and control law is calculated.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.19
no.3
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pp.505-514
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1994
Koreasat spacecraft requires accurate and reliable attitude control to provide beam pointing for tenyear long communication and direction broadcasting services. This paper describes the detailed design and performance of an on-orbit normal mode attitude control subsystem for the spacecraft. Koreasat used a momentum wheel which has nominal momentum 475in-1b sec(547.6cm-kg sec) aligned with the pitch axis to control pitch attitude and provide gyroscopic stiffness in roll/yaw plane and used a 300 atm magnetic torquer to control the roll and yaw attitudes. An Earth Sensor Assembly (ESA) is used to provide pitch and roll information for the on-board micropocessor. The roll/yaw control used bang-off-bang control and while pitch axis control used proportional and integral control law. Control system errors during the operational normal mode are 0.03 deg, 0.1 deg and 0.01 deg in roll, yaw and pitch axes, respectively. Current attitude control system provides adequate control performances to capture initial attitude errors and spacecraft nutation.
A trajectory control system plays an important role in controlling motions of marine vehicle when a series of way points or a path is given. In this paper, a sliding mode control (SMC)-based trajectory tracking controller for marine vehicles is presented. A small-sized unmanned ship is considered as a control object. Both speed and heading angle of a ship should be controlled for tracking control. The common point of related researches was to separate ship's speed and heading angle in control methods. In this research, a new control law from a general sliding mode theory that can be applied to MIMO (multi input multi output) system is derived and both speed and heading angle of a ship can be controlled simultaneously. The propulsion force and rudder force are also applied in modeling stage to achieve accurate simulation. Disturbance induced by wind is also tackled in the dynamics considering robustness of the proposed control scheme. In the simulation, we employed a way-point method to generate ship's trajectory and applied the proposed control scheme to ship's trajectory tracking control. Our results confirmed that the tracking error was converged to zero, thus demonstrating the effectiveness of the proposed method.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.4
no.6
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pp.689-696
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2006
This paper presents a new algorithm for the closed-loop $H_{\infty}$ composite control of weakly coupled bilinear systems with time-varying parameter uncertainties and exogenous disturbance using the successive Galerkin approximation(SGA). By using weak coupling theory, the robust $H_{\infty}$ control can be obtained from two reduced-order robust $H_{\infty}$ control problems in parallel. The $H_{\infty}$ control theory guarantees robust closed-loop performance but the resulting problem is difficult to solve for uncertain bilinear systems. In order to overcome the difficulties inherent in the $H_{\infty}$ control problem, two $H_{\infty}$ control laws are constructed in terms of the approximated solution to two independent Hamilton-Jacobi-Isaac equations using the SGA method. One of the purposes of this paper is to design a closed-loop parallel robust $H_{\infty}$ control law for the weakly coupled bilinear systems with parameter uncertainties using the SGA method. The other is to reduce the computational complexity when the SGA method is applied to the high order systems.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.12
no.7
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pp.621-630
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2006
The T-50 advanced trainer aircraft combines advanced aerodynamic features and a fly-by-wire flight control system in order to produce a stability and highly maneuverability. The flight control system both longitudinal and lateral-directional axes to achieve performance enhancements and improve stability. The T-50 employs the RSS concept in order to improve the aerodynamic performance in longitudinal axis and the longitudinal control laws employ the dynamic inversion with proportional-plus-integral control method. And, lateral-directional control laws employ the blended roll system both beta-betadot feedback and simple roll rate feedback with proportional control method in order to guarantee aircraft stability. This paper details the design process of developing lateral-directional control laws, utilizing the requirement of MIL-F-8785C and MIL-F-9490D. And, this paper propose the analysis of aircraft characteristics such as dutch-roll mode, roll mode, spiral mode, gain and phase margin about gains for lateral-directional inner loop feedback.
A new intelligent adaptive control scheme was proposed that combines the control based on interference observer and fuzzy adaptive s-curve for flight path tracking control of unmanned aerial vehicle (UAV). The most important contribution is that the control configurations don't need to know the uncertainty limit of the vehicle and the influence of interference is removed. The proposed control law is an integration of fuzzy control estimator and adaptive proportional integral (PI) compensator with input. The rated feedback drive specifies the desired dynamic properties of the closed control loop based on the known properties of the preferred acceleration vector. At the same time, the adaptive PI control compensate for the unknown of perturbation. Additional terms such as s-surface control can ensure rapid convergence due to the non-linear representation on the surface and also improve the stability. In addition, the observer improves the robustness of the adaptive fuzzy system. It has been proven that the stability of the regulatory system can be ensured according to linear matrix equality based Lyapunov's theory. In summary, the numerical simulation results show the efficiency and the feasibility by the use of the robust control methodology.
For precisely regulating the speed of a permanent magnet synchronous motor system with unknown load torque disturbance and disturbance inputs, an LMI-based sliding mode control scheme is proposed in this paper. After a brief review of the PMSM mathematical model, the sliding mode control law is designed in terms of linear matrix inequalities (LMIs). By adding an extended observer which estimates the unknown load torque, the proposed speed tracking controller can guarantee a good control performance. The stability of the proposed control system is proven through the reachability condition and an approximate method to implement the chattering reduction is also presented. The proposed control algorithm is implemented by using a digital signal processor (DSP) TMS320F28335. The simulation and experimental results verify that the proposed methodology achieves a more robust performance and a faster dynamic response than the conventional linear PI control method in the presence of PMSM parameter uncertainties and unknown external noises.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.9
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pp.719-727
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2002
We proposed a decoupled adaptive fuzzy sliding-mode control scheme for a class of fourth-order nonlinear systems. The system is decoupled into two second-order systems such that each subsystem has a separate control target expressed in terms of sliding surface. For these sliding surfaces, we define main and sub target conditions. and, we made intermediate variables which are interconnected both surface conditions from the sub target sliding surface. Then, Two sets of fuzzy rule bases are utilized to represent the equivalent control input with unknown system functions of the main target sliding surface including intermediate variables. The membership functions of the THEN-part, which is used to construct a suitable equivalent control of sliding-mode control, are changed according to the adaptive law. With such a design scheme, we not only maintain the distribution of membership functions over state space but also reduce the computing time considerably. We apply the decoupled adaptive sliding-mode control to a nonlinear Cart-Pole system and confirms the validity of the proposed approach.
Because the nonlinear and time-varying characteristics of continuously variable transmission (CVT) systems driven by means of a six-phase copper rotor induction motor (CRIM) are unconscious, the control performance obtained for classical linear controllers is disappointing, when compared to more complex, nonlinear control methods. A blend modified recurrent Gegenbauer orthogonal polynomial neural network (OPNN) control system which has the online learning capability to come back to a nonlinear time-varying system, was complied to overcome difficulty in the design of a linear controller for six-phase CRIM driving CVT systems with lumped nonlinear load disturbances. The blend modified recurrent Gegenbauer OPNN control system can carry out examiner control, modified recurrent Gegenbauer OPNN control, and reimbursed control. Additionally, the adaptation law of the online parameters in the modified recurrent Gegenbauer OPNN is established on the Lyapunov stability theorem. The use of an amended artificial bee colony (ABC) optimization technique brought about two optimal learning rates for the parameters, which helped reform convergence. Finally, a comparison of the experimental results of the present study with those of previous studies demonstrates the high control performance of the proposed control scheme.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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