LIDAR (LIght Detection And Ranging) is an active remote sensing technology which provides 3D coordinates of the Earth's surface by performing range measurements from the sensor. Early small footprint LIDAR systems recorded multiple discrete returns from the back-scattered energy. Recent advances in LIDAR hardware now make it possible to record full digital waveforms of the returned energy. LIDAR waveform decomposition involves separating the return waveform into a mixture of components which are then used to characterize the original data. The most common statistical mixture model used for this process is the Gaussian mixture. Waveform decomposition plays an important role in LIDAR waveform processing, since the resulting components are expected to represent reflection surfaces within waveform footprints. Hence the decomposition results ultimately affect the interpretation of LIDAR waveform data. Computational requirements in the waveform decomposition process result from two factors; (1) estimation of the number of components in a mixture and the resulting parameter estimates, which are inter-related and cannot be solved separately, and (2) parameter optimization does not have a closed form solution, and thus needs to be solved iteratively. The current state-of-the-art airborne LIDAR system acquires more than 50,000 waveforms per second, so decomposing the enormous number of waveforms is challenging using traditional single processor architecture. To tackle this issue, four parallel LIDAR waveform decomposition algorithms with different work load balancing schemes - (1) no weighting, (2) a decomposition results-based linear weighting, (3) a decomposition results-based squared weighting, and (4) a decomposition time-based linear weighting - were developed and tested with varying number of processors (8-256). The results were compared in terms of efficiency. Overall, the decomposition time-based linear weighting work load balancing approach yielded the best performance among four approaches.
In this report, an adaptive flight control law based on a linear-parameter-varying (LPV) model is presented for a flight control system. The control system is designed to track an output of a vehicle to a reference signal from the guidance system, which generates a reference flight path. The proposed adaptive control law adjusts the controller gains continuously on line as flight conditions change. The obtained adaptive controller guarantees global stability over a wide flight envelope. Computer simulation involving six-degree-of-freedom nonlinear flight dynamics is applied to Japan´s automatic landing flight experimental vehicle (ALFLEX) to examine the effectiveness of the proposed adaptive flight control law.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.3
no.3
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pp.272-279
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1997
In this paper, a fuzzy generalized predictive control (FGPC) for non-linear plants is proposed. In the proposed method, the receding horizon control is applied to the control part, while fuzzy systems are used for the predictor part. It is suggested that the fuzzy predictor is time-varying affine with respect to input variables for easy computation of control inputs. Since the receding horizon control can be obtained only with a predictor instead of a plant model, the fuzzy predictor is obtained directly from input-output data without identifying a plant model. A parameter estimation algorithm is used for identifying the fuzzy predictor. The control inputs of the FGPC are computed by minimizing a receding horizon cost function with predicted plant outputs. The proposed controller has a similar architecture to the generalized predictive control (GPC) except for the predictor synthesis method, and thus may possess inherent good properties of the GPC. Computer simulations show that the performance of the FGPC is satisfactory.
This research presents the battery discharge rate models for the energy consumption of mobile phone batteries based on machine learning by taking into account three usage patterns of the phone: the standby state, video playing, and web browsing. We present the experimental design methodology for collecting data, preprocessing, model construction, and parameter selections. The data is collected based on the HTC One X hardware platform. We considered various setting factors, such as Bluetooth, brightness, 3G, GPS, Wi-Fi, and Sync. The battery levels for each possible state vector were measured, and then we constructed the battery prediction model using different regression functions based on the collected data. The accuracy of the constructed models using the multi-layer perceptron (MLP) and the support vector machine (SVM) were compared using varying kernel functions. Various parameters for MLP and SVM were considered. The measurement of prediction efficiency was done by the mean absolute error (MAE) and the root mean squared error (RMSE). The experiments showed that the MLP with linear regression performs well overall, while the SVM with the polynomial kernel function based on the linear regression gives a low MAE and RMSE. As a result, we were able to demonstrate how to apply the derived model to predict the remaining battery charge.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.9
no.1
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pp.89-97
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2008
Chaotic behavior in motor systems is undesired dynamics in real-time implementation since the speed is oscillated in a wide range and the torque is changed by a random manner. We present an adaptive control approach for time-varying permanent-magnet synchronous motors (PMSM) with chaotic phenomenon. We consider that its parameters are changed randomly within certain bounds. First, a nonlinear system model of a PMSM is transformed to derive a nominal linear control strategy. Then, an auxiliary control for compensating real-time control error occurred by system perturbation due to parameter change is designed by using Lyapunov stability theory. Numerical simulation is accomplished for evaluating its efficiency and reliability comparing with the traditional control method. Additionally, we test our control method in real-time motor experiment including a PSoC based drive system to demonstrate its practical applicability.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.41
no.4
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pp.29-37
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2004
This paper provides a reliable H$_{\infty}$ state feedback controller design method for delayed singular systems with actuator failures occurred within the prescribed subset. The sufficient condition for the existence of a reliable H$_{\infty}$ controller and the controller design method are presented by linear matrix inequality(LMI), singular value decomposition, Schur complements, and changes of variables. The proposed controller guarantees not only asymptotic stability but also H$_{\infty}$ norm bound in spite of existence of actuator failures. Since the obtained sufficient condition can be expressed as an LMI fen all variables can be calculated simultaneously. Moreover, the controller design method can be extended to the problem of robust reliable H$_{\infty}$ controller design method for singular systems with parameter uncertainties, time-varying delay, and actuator failures. A numerical example is given to illustrate the validity of the result.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.37
no.3
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pp.19-32
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2000
This paper suggests the variable structure controller with a new variable boundary layer for the accurate tracking control of the variable structure systems. Up to now, variable structure controller (VSC) applying the variable boundary layer did not remove chattering from an arbitrary initial state of the system trajectory because VSC has the limited initial state according to the fixed sliding surface. But, by using the linear time-varying sliding surfaces, the scheme has the robustness against chattering from all states. The suggested method can be applied to the second-order nonlinear systems with parameter uncertainty and extraneous disturbances, and has better tracking performance than the conventional method. To demonstrate the advantages of the proposed algorithm, it is applied to a two-link manipulator.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.25
no.1
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pp.7-14
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2015
To implement an automatic picking system (APS) in distribution center with high precision and high dynamics, this paper presents a high gain observer-based robust speed controller design for a linear induction motor (LIM) drive. The force disturbance as well as the mechanical parameter variations such as the mass and friction coefficient gives a direct influence on the speed control performance of APS. To guarantee a robust control performance, the system uncertainty caused by the force disturbance and mechanical parameter variations is estimated through a high gain disturbance observer and compensated by a feedforward manner. While a time-varying disturbance due to the mass variation can not be effectively compensated by using the conventional disturbance observer, the proposed scheme shows a robust performance in the presence of such uncertainty. A Simulink library has been developed for the LIM model from the state equation. Through comparative simulations based on Matlab - Simulink, it is proved that the proposed scheme has a robust control nature and is most suitable for APS.
Jo, Sang-Young;Kim, Min-Seong;Koo, Young-Mok;Won, Jong-Beom;Kang, Jeong-Seok;Han, Sung-Hyun
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.19
no.1
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pp.10-17
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2016
In general, articulated robot control technology is limited to the design of robot arm control systems considering each joint of the robot joint as a simple servomechanism. This method describes the varying dynamics of a manipulator inadequately because it neglects the motion and configuration of the whole arm mechanism. The changes of the parameters in the controlled system are significant enough to render conventional feedback control strategies ineffective. This basic control system enables a manipulator to perform simple positioning tasks such as in the pock and place operation. However, joint controllers are severely limited in precise tracking of fast trajectories and sustaining desirable dynamic performance for variations of payload and parameter uncertainties. In many servo control applications the linear control scheme proposes unsatisfactory, therefore, a need for nonlinear techniques that increasing. for Forging process automation.
The Self Tuning Regulator(STR) method which is an approach of adaptive control theory, is ap-plied to design the fully automatic power controller of the nonlinear reactor model. The adaptive control represent a proper approach to design the suboptimal controller for nonlinear, time-varying stochastic systems. The control system is based on a thirdorder linear model with unknown, time-varying parameters. The updating of the parameter estimates is achieved by the recursive extended least square method with a variable forgetting factor. Based on the estimated parameters, the output (average coolant temperature) is predicted one-step ahead. And then, a weighted one-step ahead controller is designed so that the difference between the output and the desired output is minimized and the variation of the control rod position is small. Also, an integral action is added in order to remove the steadystate error. A nonlinear M plant model was used to simulate the proposed controller of reactor power which covers a wide operating range. From the simulation result, the performances of this controller for ramp input (increase or decrease) are proved to be successful. However, for step input this controller leaves something to be desired.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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