Kim, Do-Wan;Park, Jin-Bae;Jang, Kwon-Kyu;Joo, Young-Hoon
Proceedings of the KIEE Conference
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2004.11c
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pp.708-710
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2004
This paper studies a multirate sampled-data control for LTI systems by using the digital redesign (DR) method. In this note, to well tackle the problem associated with both the state matching and the stabilization, our nobel strategy is to minimize the linear quadratic cost function. The main features of the proposed method are that i) the delta-operator-based descretization method is applied to improve the state-matching performance in the fast sampling limit and/or the large input multiplicity; ii) the proposed multirate control scheme can improve the state-matching performance in the long sampling limit; iii) some sufficient conditions that guarantee the stability of the closed-loop discrete-time system and provide a guarantee cost for the cost function can be formulated in the LMIs format; and iv) an optimal sampled-data controller in the sense of minimizing the upper bound of the cost function is also given by means of an LMI optimization procedure.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.31
no.2
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pp.65-77
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1994
This paper presents a derailed application procedure of the linear quadratic(LQ) theory for a SWATH heave and pitch control. A time domain model of coupled, linear time-invariant second order differential equations is derived from the frequency response model with the frequency dependent added mass and damping approximated as constant values at the heave natural frequency. Wave exciting forces are modeled as a sum of sinusoids. A systematic selection procedure of state and control weighting matrices is presented to obtain good transient behavior and acceptable fin movement. The validity of this controller design process is throughly investigated by simulations both in time domain and frequency domain and singular value plots of transfer function matrices. The finally designed control system shows good overall performances revealing that the applicability of the present study is proved successful.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.26
no.3
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pp.299-306
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2002
The load frequency control(LFC) of power system is one of important subjects in view of system operation and control. That is, even though the rapid load disturbances are applied to the given power system, the stable and reliable power should be supplied to the users, converging unconditionally and rapidly the frequency deviations and the tie-line power flow ones of each area into allowable boundary limits. Nonetheless of such needs, if the internal parameter perturbation and the sudden load variation are given, the unstable phenomena of power systems can be often brought out because of the large frequency deviation and the unsuppressible power line one. So, an optimal modulation controller for UC of multi-area power system is designed by a recursive algorithm that determines the state weighting matrix Q of a linear quadratic performance criterion. The optimal modulation controller is based on optimal control and can obtain the exact dynamic response of the UC of multi-area power system in the time domain. The performances of the resultant optimal modulation control, that is, the steady-state deviations of frequency and tie-line power flow and the related dynamics, were investigated and analyzed in detail by being applied to the UC of multi-area power system in the perturbations of predetermined internal parameters. Through the simulation results tried variously in this paper for disturbance of stepwise load changes, the superiorities of the proposed optimal modulation controller in robustness and stability were proved.
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.9
no.1
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pp.59-69
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2001
The rotor blade is modeled using a composite box beam with arbitrary wall. The active constrained damping layers are bonded to the upper and lower surfaces of the box beam to provide active and passive damping. A finite element model, based on a hybrid displacement theory, is used in the structural analysis. The theory is capable of accurately capturing the transverse shear effects in the composite primary structure, the viscoelastic and the piezoelectric layers within the ACLs. A reduced order model is derived based on the Hankel singular value. A linear quadratic Gaussian (LQG) controller is designed based on the reduced order model and the available measurement output. However, the LQG control system fails to stabilize the perturbed system although it shows good control performance at the nominal operating condition. To improve the robust stability of LQG controller, the loop transfer recovery (LTR) method is applied. Numerical results show that the proposed controller significantly improves rotor aeromechanical stability and suppresses rotor response over large variations in rotating speed by increasing lead-lag modal damping in the coupled rotor-body system.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.26
no.1
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pp.16-22
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2016
The research on two-wheeled inverted pendulum (TWIP) mobile robots has been ongoing in a number of robotic laboratories around the world. In this paper, we consider a robust controller design for the TWIP mobile robot driving on uniform slopes. We use a 2 degree-of-freedom (DOF) model which is obtained by restricting the spinning motion in a 3 DOF motion dynamic equation. In order to design the robust controller guaranteeing stability of the TWIP mobile robot driving on inclined surface, we propose a sliding mode control based on the theory of variable structure systems and design a sliding surface using the theory of the linear quadratic regulation (LQR). For simulation, the dynamic model of the TWIP mobile robot is constructed using Mathworks' Simulink and the sliding mode control is also implemented using Simulink. From simulation results, we show that the proposed controller effectively controls the TWIP mobile robot driving on slopes.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.2
no.3
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pp.99-106
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1998
The performance of the turbofan engine, a medium scale civil aircraft which has been developing in Rep. of Korea, was analyzed and the control scheme for optimization the performance was studied. The dynamic and real-time linear simulation was performed in the previous study The result was that the fuel scedule of the step increase overshoot the limit temperature(3105 $^{\cire}R$) of the high pressure turbine and got small surge margine of the high pressure compressor. Therefore a control scheme such as the LQR(Linear Quadratic Regulator) was applied to optimizing the performance in this studies. The linear model was expected for designing controller and the real time linear model was developed to be closed to nonlinear simulation results. The system matrices were derived from sampling operating points in the scheduled range and then the least square method was applied to the interpolation between these sampling points, where each element of matrices was a function of the rotor speed. The control variables were the fuel flow and the low pressure compressor bleed air. The controlled linear model eliminated the inlet temperature overshoot of the high pressure turbine and obtained maximum surge margins within 0.55. The SFC was stabilized in the range of 0.355 to 0.43.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.3
no.3
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pp.63-74
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1999
A sliding mode fuzzy control (SMFC) algorithm is presented for vibration of large structures. Rule-base of the fuzzy inference engine is constructed based on the sliding mode control, which is one of the nonlinear control algorithms. Fuzziness of the controller makes the control system robust against the uncertainties in the system parameters and the input excitation. Non-linearity of the control rule makes the controller more effective than linear controllers. Design procedure based on the present fuzzy control is more convenient than those of the conventional algorithms based on complex mathematical analysis, such as linear quadratic regulator and sliding mode control(SMC). Robustness of presented controller is illustrated by examining the loop transfer function. For verification of the present algorithm, a numerical study is carried out on the benchmark problem initiated by the ASCE Committee on Structural Control. To achieve a high level of realism, various aspects are considered such as actuator-structure interaction, modeling error, sensor noise, actuator time delay, precision of the A/D and D/A converters, magnitude of control force, and order of control model. Performance of the SMFC is examined in comparison with those of other control algorithms such as $H_{mixed 2/{\infty}}$ optimal polynomial control, neural networks control, and SMC, which were reported by other researchers. The results indicate that the present SMFC is an efficient and attractive control method, since the vibration responses of the structure can be reduced very effectively and the design procedure is simple and convenient.
Hooshmand, Rahmat-Allah;Ataei, Mohammad;Rezaei, Mohammad Hosein
Journal of Power Electronics
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v.12
no.1
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pp.145-156
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2012
These days, the application of electronic power transformers (EPTs) is expanding in place of ordinary power transformers. These transformers can transmit power via three or four wire converters. Their dynamic performance is extremely important, due to their complex structure. In this paper, a new method is proposed for improving the dynamic performance of distribution electronic power transformers (DEPT) by using sliding mode control (SMC). Hence, to express the dynamic characteristics of a system, different factors such as the voltage unbalance, voltage sag, voltage harmonics and voltage flicker in the system primary side are considered. The four controlling aims of the improvement in dynamic performance include: 1) maintaining the input currents so that they are in sinusoidal form and in phase with the input voltages so they have a unity power factor, 2) keeping the dc-link voltage within the reference amount, 3) keeping the output voltages at a fixed amount and 4) keeping the output voltages in sinusoidal and symmetrical forms. Simulation results indicate the potential and capability of the proposed method in improving DEPT behavior.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.49
no.1
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pp.14-25
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2012
Recently, the application and installation of the pod propeller to the cruise ship is dramatically increased. It is because pod propulsion system allows a lot of flexibility in design of the internal arrangement of a ship. To reflect this trend, many researches have conducted to use the pod propeller for the roll stabilization of a ship. In the paper, a roll stabilization controller is designed by using fins and pod propellers as the control actuators for cruise ships. Two kinds of control algorithms are adopted for the roll control system; LQR (Linear Quadratic Regulator) algorithm and frequency-weighted LQR algorithm. Through the numerical simulation, the effect of the turning rate of the pod propeller on the roll control system is analyzed. Analysis of the simulation results indicated that the turning rate of the pod propellers is one of the important parameters which give the significant effects on the roll stabilization.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.20
no.3
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pp.37-53
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2016
This paper deals with an optimal output control for Space Shuttle Main Engine (SSME), a liquid propellant rocket engine using a staged-combustion cycle. For this purpose, we modeled simplified mathematical model of SSME using each SSME component divided into 7 major categories and found trim points called Rated Propulsion Level (RPL). For design the closed-loop system of SSME, we designed optimal output feedback Linear Quadratic Regulation (LQR) control system using SSME linearized model under RPL 104% and demonstrated the performance of the controller through numerical simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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