The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.68
no.1
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pp.172-181
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2019
This paper deals with the problem of generating the energy optimal trajectory which is intended to enhance the target tracking performance of a passive homing missile. Noticing that the essence of passive target tracking is the range estimation problem, the target information gathered by passive measurements can be readily analyzed by introducing the range estimator designed in line-of-sight(LOS) frame. Moreover, for the linear filter structure of the suggested range estimator, the cost function associated with the target information is clearly expressed as a function of the line-of-sight rate. Based on this idea, the optimal missile trajectory maximizing the target information is obtained by solving the saddle point problem for an indefinite quadratic cost which consists of the target information and the energy. It is shown that, different from the previous heuristic approaches, the guidance command producing the optimal passive homing trajectory is produced by the modified proportional navigation guidance law whose navigation constant is determined by the weighting coefficient for target information cost.
This paper applied one of the well-known optimal control theory, namely, linear quadratic regulator(LQR), to the station-keeping maneuvers(SKM) for a geostationary satellite. The boundary conditions to transfer the system with a good accuracy at a terminal time were based upon the predicted orbital data which are created due to the Earth's non-uniform mass distribution's effect during 14 days and due to luni-solar effect during 28 days. Through the linearization of the nonlinear system equation with respect to reference orbit and the numerical integration of Riccati equation, the optimal trajectories and the corresponding control law have been obtained by using LQR. From the comparison of ${\Delta}V$ obtained by LQR with the ${\Delta}V$ obtained anatically by geometric method, Station Keeping Maneuvers(SKM) via LQR may provide comparable results to a real system. Furthermore it will demonstrate the possibility in fuel optimization and life extension of geostationary satellite.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.16
no.6
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pp.40-50
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2002
In this paper, we present a GA(Genetic Algorithm) approach to select weighting matrices of an optimal LQ(Linear Quadratic) controller for SVC(Static VAR Compensator). A SVC, one of the FACTS(Flexible AC Transmission System), constructed by a FC(Fixed Capacitor) and a TCR(Thyristor Controlled Reactor), was designed and implemented to improve the damping of a synchronous generator, as well as to control the system voltage Also, a design of LQ controller depends on choosing weighting matrices. The selection of weighting matrices which is not a trivial solution is usually carried out by trial and error. We proposed an efficient method using GA of finding weighting matrices for optimal control law. Thus, we proved the usefulness of proposed method to improve the stability of single machine-infinite bus with SVC system by eigenvalues analysis and simulation.
We present an approach, based on the state dependent Riccati equation, for designing non-collocated seismic response control strategies for buildings accounting for physical constraints, with particular attention to force saturation. We consider both cases of active control using general actuators and semi-active control using magnetorheological dampers. The formulation includes multi control devices, acceleration feedback and time delay compensation. In the active case, the proposed approach is a generalization of the classic linear quadratic regulator, while, in the semi-active case, it represents a novel generalization of the well-established modified clipped optimal approach. As discussed in the paper, the main advantage of the proposed approach with respect to existing strategies is that it allows to naturally handle a broad class of non-linearities as well as different types of control constraints, not limited to force saturation but also including, for instance, displacement limitations. Numerical results on a typical building benchmark problem demonstrate that these additional features are achieved with essentially the same control effectiveness of existing saturation control strategies.
In this paper, a new algorithm for active control design of structures is proposed and investigated. The algorithm preserves the decoupling property of the modal vibration equation and eliminates the spillover problem, which is the main shortcoming in the independent modal space control(IMSC) algorithm. With linear quadratic regulator(LQR) control law, the analytical solution of algebraic Riccati equation and the optimal actuator control force are obtained, and the control design procedure is significantly simplified. A numerical example for the control design of a tall building subjected to wind loads demonstrates the effectiveness of the proposed algorithm in reducing the acceleration and displacement responses of tall buildings under wind actions.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.6
no.6
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pp.98-106
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1998
In this study a control law and performance potential of semi-active suspensions for a tractor/semi-trailer have been investigated. The control law for airbag semi-active suspensions modeled in this study is developed using feedback linearization and Linear Quadratic (LQ) optimal control method. Inherent nonlinearity of the airbag suspensions has been considered in the control law development. It has been shown that the proposed semi-active control law provides better performance than that of well known sky-hook damping control strategy.
This paper considers the linear-quadratic optimal regulator problem for nonstandard singularly perturbed systems making use of the recursive technique. We first derive a generalized Riccati differential equation by the Hamilton-Jacobi equation. In order to obtain the feedback gain, we must solve the generalized algebraic Riccati equation. Using the recursive technique, we show that the solution of the generalized algebraic Riccati equation converges with the rate of convergence of O(.epsilon.). The existence of a bounded solution of error term can be proved by the implicit function theorem. It is enough to show that the corresponding Jacobian matrix is nonsingular at .epsilon. = 0. As a result, the solution of optimal regulator problem for nonstandard singularly perturbed systems can be obtained with an accuracy of O(.epsilon.$^{k}$ ). The proposed technique represents a significant improvement since the existing method for the standard singularly perturbed systems can not be applied to the nonstandard singularly perturbed systems.
Duy, Vo Hoang;Hung, Nguyen;Jeong, Sang-Kwun;Kim, Hak-Kyeong;Kim, Sang-Bong
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.22
no.4
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pp.14-19
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2008
This paper proposes a mixed $H_2/H_{\infty}$ optimal PID controller with a genetic algorithm based on the dynamic model of a brushless direct current (BLDC) motor and applies it to speed control. In the dynamic model of the BLDC motor with perturbation, the proposed controller guarantees arobust and optimal tracking performance to the desired speed of the BLDC motor. A genetic algorithm was used to obtain parameters for the PID controller that satisfy the mixed $H_2/H_{\infty}$ constraint. To implement the proposed controller, a control system based on PIC18F4431 was developed. Numerical and experimental results are shown to prove that the performance of the proposed controller was better than that of the optimal PID controller.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.19
no.3
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pp.271-287
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2015
In this article, a more generalized form of the impact time and angle control guidance law is proposed based on the linear quadratic optimal control methodology. For the purpose on controlling an additional constraint such as the impact time, we introduce an additional state variable that is defined to be the jerk (acceleration rate). Additionally, in order to provide an additional degree of freedom in choosing the guidance gains, the performance index that minimizes the control energy weighted by an arbitrary order of time-to-go is considered in this work. First, the generalized form of the impact angle control guidance law with an additional term which is used for the impact time control is derived. And then, we also determine the additional term in order to achieve the desired impact time. Through numbers of numerical simulations, we investigate the superiority of the proposed guidance law compared to previous guidance laws. In addition, a salvo attack scenario with multiple missile systems is also demonstrated.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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