This paper studies the decentralized position/force control problem for constrained reconfigurable manipulator without torque sensing. A novel joint torque estimation scheme that exploits the existing structural elasticity of the manipulator joint with harmonic drive model is applied for each joint module. Based on the estimated joint torque and dynamic output feedback technique, a decentralized position/force control strategy is presented. In order to solve the problem of controller parameter perturbation, the non-fragile robust technique is introduced into the dynamic output feedback controller. Subsequently, the stability of the closed-loop system is proved using the Lyapunov theory and linear matrix inequality (LMI) technique. Finally, two 2-DOF constrained reconfigurable manipulators with different configurations are applied to verify the effectiveness of the proposed control scheme in numerical simulation.
The dynamic output-feedback robust control method based on linear matrix inequality (LMI) method is presented for suppressing vibration response of a functionally graded material (FGM) beam with piezoelectric actuator/sensor layers in this paper. Based on the reduced model obtained by using direct mode truncation, the linear fractional state space representation of a piezoelectric FGM beam with material properties varying through the thickness is developed by considering both the inherent uncertainties in constitution material properties as well as material distribution and the model error due to mode truncation. The dynamic output-feedback robust H-infinity control law is implemented to suppress the vibration response of the piezoelectric FGM beam and the LMI method is utilized to convert control problem into convex optimization problem for efficient computation. In numerical studies, the flexural vibration control of a cantilever piezoelectric FGM beam is considered to investigate the accuracy and efficiency of the proposed control method. Compared with the efficient linear quadratic regulator (LQR) widely employed in literatures, the proposed robust control method requires less control voltage applied to the piezoelectric actuator in the case of same control performance for the controlled closed-loop system.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.3
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pp.630-635
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2010
In this paper, a new discrete static output feedback variable structure controller based on a new dynamic-type sliding surface and output feedback discrete version of the disturbance observer is suggested for the control of uncertain linear systems. The reaching phase is completely removed by introducing a new proposed dynamic-type sliding surface. The output feedback discrete version of disturbance observer is derived for effective compensation of uncertainties and disturbance. A corresponding control with disturbance compensation is selected to guarantee the quasi sliding mode on the predetermined dynamic-type sliding surface for guaranteeing the designed output in the dynamic-type sliding surface from any initial condition for all the parameter variations and disturbances. Using Lyapunov function, the closed loop stability and the existence condition of the quasi sliding mode is proved. Finally, an illustrative example is presented to show the effectiveness of the algorithm.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.11
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pp.2066-2072
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2010
In this paper, a variable structure dynamic output feedback controller with an transformed sliding surface is designed for the improved robust control of a uncertain system under unmatched system uncertainty, matched input matrix uncertainty, and disturbance satisfying some conditions. This paper is extended from the results of the static output feedback VSS in [9]. To effectively remove the reaching phase problems, an initial condition of the dynamic output is determined. The previous some limitations on the dynamic output feedback variable structure controller is overcome in this systematic design. A stabilizing control is designed to generate the sliding mode on the predetermined sliding surface S=0 and as a results the closed loop exponential stability is obtained and proved together with the existence condition of the sliding mode on S=0 for all unmatched system matrix uncertainties. To show the usefulness of the algorithm, a design example and computer simulations are presented.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.7
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pp.1289-1294
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2010
In this paper, a new discrete integral static output feedback variable structure controller based on the a new integral dynamic-type sliding surface and output feedback discrete version of the disturbance observer is suggested for the control of uncertain linear systems. The reaching phase is completely removed by introducing a new proposed integral dynamic-type sliding surface. The output feedback discrete version of disturbance observer is presented for effective compensation of uncertainties and disturbance. A corresponding control with disturbance compensation is selected to guarantee the quasi sliding mode on the predetermined integral dynamic-type sliding surface for guaranteeing the designed output in the integral dynamic-type sliding surface from any initial condition for all the parameter variations and disturbances. Using discrete Lyapunov function, the closed loop stability and the existence condition of the quasi sliding mode is proved. Finally, an illustrative example is presented to show the effectiveness of the algorithm.
In this paper, we consider a robust output feedback model predictive controller(MPC) design for Wiener model. Nonlinearities that couldn't be represented in static nonlinearity block of Wiener model are regarded as uncertainties in linear block. An dynamic output feedback controller design method is presented for Wiener MPC. According to MPC algorithm, the control law is computed based on linear matrix inequality(LMI)at each sampling time by solving convex optimization. Also, a new parameter dependent Lyapunov function is proposed to get a less conservative condition. The results are illustrated with numerical example.
Son, Young I.;Shim, Hyungbo;Jo, Nam H.;Seo, Jin H.
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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2002.10a
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pp.104.4-104
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2002
$\textbullet$ Contents 1 : PD control of an elastic joint robot $\textbullet$ Contents 2 Dynamic output feedback law without velocity measurements $\textbullet$ Contents 3 : Robust analysis for parameter uncertainties of the robot system $\textbullet$ Contents 4 : Simulation studies with a three joint robot system $\textbullet$ Contents 5 : Performance comparison with an another control law
This paper presents a LMI(linear matrix inequality)-based fuzzy approach of modeling and active vibration control of geometrically nonlinear flexible plates with piezoelectric materials as actuators and sensors. The large-amplitude vibration characteristics and dynamic partial differential equation of a piezoelectric flexible rectangular thin plate structure are obtained by using generalized Fourier series and numerical integral. Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model is employed to approximate the nonlinear structural system, which combines the fuzzy inference rule with the local linear state space model. A robust fuzzy dynamic output feedback control law based on the T-S fuzzy model is designed by the parallel distributed compensation (PDC) technique, and stability analysis and disturbance rejection problems are guaranteed by LMI method. The simulation result shows that the fuzzy dynamic output feedback controller based on a two-rule T-S fuzzy model performs well, and the vibration of plate structure with geometrical nonlinearity is suppressed, which is less complex in computation and can be practically implemented.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.3
no.2
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pp.124-131
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1997
This paper presents a modified adaptive control scheme that improves the transient performance of the overall system while maintaining the asymptotic convergence of the output error. The proposed control scheme is characterized as the added outer dynamic feedback loop on the conventional adaptive control scheme. This control scheme enables various robust control methods that were developed for standard model reference adaptive controllers to be applied to the proposed controller. In contrast with the modified adaptive controllers that use augmented errors to provide additional dynamic feedback, the proposed controller uses tracking error directly, thereby reducing the tracking error significantly in the transient state and making the error insensitive to noise.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.52
no.9
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pp.520-525
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2003
A robust controller for large space structures(LSS) is studied from passivity point of view. While velocity sensors are commonly used for proportional-derivative (PD) control law to stabilize large space structures, if the structure can be controlled without velocity measurements, it is desirable against the failure of velocity sensors and for the cost reduction of the sensing system. In a recent result a dynamic output feedback control law has been provided using only displacement measurements. This paper presents a passivity-based controller design method and provides an alternative stability analysis tool for the previous displacement feedback robust control law. The closed-loop system can be viewed as a feedback interconnection of a passivated large space structure (LSS) and a strictly positive real (SPR) system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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