In this paper, we consider the error estimates of the numerical solutions of a class of fourth order linear-quadratic elliptic optimal control problems by using mixed finite element methods. The state and co-state are approximated by the order $k$ Raviart-Thomas mixed finite element spaces and the control variable is approximated by piecewise polynomials of order $k(k{\geq}1)$. $L^2$ and $L^{\infty}$-error estimates are derived for both the control and the state approximations. These results are seemed to be new in the literature of the mixed finite element methods for fourth order elliptic control problems.
In this paper, control of a planar two-link structurally flexible robotic manipulator executing unconstrained and constrained maneuvers is considered. The dynamic model, which is obtained by using the extended Hamilton's principle and the Galerkin criterion, includes the impact force generated during the transition from unconstrained to constrained segment of the robotic task. A method is presented to obtain the linearized equations of motion in Cartesian space for use in designing the control system. The linear quadratic Gaussian with loop transfer recovery (LQG/LTR) design methodology is exploited to design a robust feedback control system that can handle modeling errors and sensor noise, and operate on Cartesian space trajectory errors. The LQG/LTR compensator together with a feedforward loop is used to control the flexible manipulator. Simulated results are presented for a numerical example.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.5
no.2
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pp.131-138
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1999
In discrete-time controlled system, sampling time is one of the critical parameters for control performance. It is useful to employ different sampling rates into the system considering the feasibility of measuring system or actuating system. The systems with the different sampling rates in their input and output channels are named multirate system. Even though the original continuous-time system is time-invariant, it is realized as time-varying state equation depending on multirate sampling mechanism. By means of the augmentation of the inputs and the outputs over one Period, the time-varying system equation can be constructed into the time-invariant equation. In this paper, an alternative time-invariant model is proposed, the design method and the stability of the LQG (Linear Quadratic Gaussian) control scheme for the realization are presented. The realization is flexible to construct to the sampling rate variations, the closed-loop system is shown to be asymptotically stable even in the inter-sampling intervals and it has smaller computation in on-line control loop than the previous time-invariant realizations.
LQG/LTR Control Methology is recently used for the analysis of multi-variable control in frequency domain. Target filter loop is designed by the demanding requirements such as cross-over frequency, disturbance rejection in low frequency domain, zero steady-state error, identification of maximum and minimum singular values and sensor noise rejection in high frequency domain. Loop transfer recovery is accomplished by solving the cheap control and then simulation close to the target filter loop. In this study, LQG/LTR Control Methodology is applied to the seat suspension system. It is found that this technique is very effective to control the system and improve the ride quality of human body.
This paper presents a model-based control scheme for a robot manipulator to track a desired trajectory as closely as possible in spite of a wide range of manipulator motions and parameter uncertainties of links and payload. The scheme has two components: a nominal control and a variational control. The nominal control, generated from direct calculation of the manipulator dynamics along a desired trajectory, drives the manipulator to a neighborhood of the trajectory. Then a discrete-time PID regulator is designed based on the linearized dynamic model and Linear Quadratic(LQ) method, which generates the variational control that regulates perturbations in the vicinity of the desired trajectory.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2005.03a
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pp.388-395
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2005
This paper presents cost-effectiveness evaluation of semi-active control system for cable-stayed bridge under earthquake excitation. Bi-state control method with Linear Quadratic Gaussian(LQG) optimal controller is used for generic semi-active dampers. Cost-effectiveness of the structural control system is investigated by using the life-cycle cost(LCC) concept. The evaluation results show that the efficiency of semi-active control system is increased when the damage cost due to the failure of bridge system or the bridge importance is enlarged. It was also found that the damper cost had little influence on the cost-effectiveness of semi-active control system if it was relatively small to the initial construction cost.
In this paper, The authors apply a state feedback control using an optimal control theory to improve the stability of the control and the dynamic response of the DC-DC converter system with a number of different loads. To execute a this state feedback control, The authors present the pole placement technique using Linear Quadratic Regulator(LQR) to optimally control the system. An integrator can also be included in the open-loop path in order to minimize the steady-state error of the output voltage. To confirm the superiority of the controller, The simulation results are presented.
In this research, a neural network (NN) method was developed, which combines H-infinity and fuzzy control for the purpose of stabilization and stability analysis of nonlinear systems. The H-infinity criterion is derived from the Lyapunov fuzzy method, and it is defined as a fuzzy combination of quadratic Lyapunov functions. Based on the stability criterion, the nonlinear system is guaranteed to be stable, so it is transformed to be a linear matrix inequality (LMI) problem. Since the demo active vibration control system to the tuning of the algorithm sequence developed a controller in a manner, it could effectively improve the control performance, by reducing the wind's excitation configuration in response to increase in the cost efficiency, and the control actuator.
This paper presents a new control approach for designing a coordinated controller for static VAR compensator system. A SVC constructed by a Fixed Capacitor and a Thyristor Controlled Reactor is designed and implemented to improve the damping of a synchronous generator, as well as controlling the system voltage. A design of linear quadratic controller based on optimal controller depends on choosing weighting matrices. A coordinated optimal controller is achieved by minimizing a quadratic performance index using dynamic programming techniques. The selection of weighting matrices is usually carried out by trial and error which is not a trivial problem. We proposed a efficient method using GA of finding weighting matrices for optimal control law. Thus, we prove the usefulness of proposed method to improve the stability of single machine-infinite bus with SVC system.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.1
no.1
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pp.1-10
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2003
This paper presents a high-precision magnetically levitated (maglev) stage to meet demanding motion specifications in the next-generation precision manufacturing and nanotechnology. Characterization of dynamic behaviors of such a motion stage is a crucial task. In this paper, we address the issues related to the stochastic modeling of the stage including transfer function identification, and noise/disturbance analysis and prediction. Provided are test results on precision dynamics, such as fine settling, effect of optical table oscillation, and position ripple. To deal with the dynamic coupling in the platen, we designed and implemented a multivariable linear quadratic regulator, and performed time-optimal control. We demonstrated how the performance of the current maglev stage can be improved with these analyses and experimental results. The maglev stage operates with positioning noise of 5 nm rms in $\chi$ and y, acceleration capabilities in excess of 2g(20 $m/s^2$), and closed-loop crossover frequency of 100 Hz.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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