This paper presents a control method for time-delay systems and verifies the performance of the designed control system via real experiments. Specifically, the control method is applied to a flexible-link system with time delays. The method combines time- and frequency-domain controllers: linear quadratic optimal controller (or LQR) and lag compensator. The LQR is used to stabilize the system in optimal fashion, whereas the lag compensator is used to compensate time-delay effects by increasing the delay margin of the system. With this methodology, the maximum allowable time delay can be increased significantly. The proposed method is simple but quite practical for time-delay system control as it is based on the conventional loop-shaping method, which gives practical insights on delay-phase relationship. Simulation and experiment results show that the method presented in this paper is feasible and practical.
This paper presents a sliding mode control(SMC) design method for single input linear systems with uncertainties and time delay in the state. We define a sliding surface for the augmented system with a virtual state which is defined from the nominal system. We make a virtual state from optimal control input using LOR(Linear Quadratic Regulator) and the states of the nominal system. We construct a controller that combines SMC with optimal controller. The proposed sliding mode controller stabilizes on the overall closed-loop system.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.12
no.4
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pp.354-362
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2000
Optimal supervisory control strategy for the set points of controlled variables in the central cooling system has been studied by computer simulation. A quadratic linear regression equation for predicting the total cooling system power in terms of the controlled and uncontrolled variables was developed using simulated data collected under different values of controlled and uncontrolled variables. The optimal set temperatures such as supply air temperature, chilled water temperature, and condenser water temperature, are determined such that energy consumption is minimized as uncontrolled variables, load, ambient wet bulb temperature, and sensible heat ratio, are changed. The chilled water loop pump and cooling tower fan speeds are controlled by the PID controller such that the supply air and condenser water set temperatures reach the set points designated by the optimal supervisory controller. The influences of the controlled variables on the total system and component power consumption was determined. It is possible to minimize total energy consumption by selecting the optimal set temperatures through the trade-off among the component powers. The total system power is minimized at lower supply, higher chilled water, and lower condenser water set temperature conditions.
This paper designs a looper-tension controller for mass-flow stabilization in hot strip finishing mills. By Newton's 2nd law and Hooke's law, nonlinear dynamic equations on the looper-tension system are firstly derived, and linearized by a linearization algorithm using a Taylor's series expansion. Moreover, a tension calculation model is obtained from the nonlinear dynamic equations which is called as a soft sensor of strip tension between two neighboring stands. Next, a looper-tension servo controller is designed by an ILQ(Inverse Linear Quadratic optimal control) algorithm, and it is combined with a minimal disturbance observer which to attenuate speed disturbances by AGC and operator interventions, etc.. Finally, it is shown from by a computer simulation that the proposed ILQ controller with a disturbance observer is very effective in stabilizing the strip mass-flow under some disturbances, moreover it has a good command following performance.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.31
no.7
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pp.18-24
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1982
We derived an optimal control of the Stochastic Bilinear Systems. For that we, firstly, formulated stochastic bilinear system and estimated its state when the system state is not directly observable. Optimal control problem of this system is reviewed on the line of three optimization techniques. An optimal control is derived using Hamilton-Jacobi-Bellman equation via dynamic programming method. It consists of combination of linear and quadratic form in the state. This negative feedback control, also, makes the system stable as far as value function is chosen to be a Lyapunov function. Several other properties of this control are discussed.
In this paper a method is presented for the optimal control of a nuclear reactor at equilibrium state by use of a digital computer. Using the optimal control theory, we formulate the control problem of the reactor as a discrete-time linear regulator problem. A quadratic performance index is defined. The effects of choosing different performance index weighting matrices to the feedback gain matrix and reactor transient responses are studied for the deterministic optimal control with all state variables accessible to measurement.
In this paper, we show based on Lyapunov theorem that the closed loop system with the constrained H$_{\infty}$ optimal controller is exponentially stable. Then the on-line feedback implementation of the constrained H$_{\infty}$ optimal control based on quadratic programs is proposed.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.14
no.12
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pp.1330-1337
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2004
In this study, the equations of motion of a rigid rotor supported by magnetic bearings are derived via Hamilton's principle, and transformed to a state-space form for control purpose. The optimal motion control of rotor magnetic bearing system based on the LQR(linear quadratic regulator) theory is addressed. New schemes related to the selection of the state weighting matrix Q and the control weighting matrix R involved in the quadratic functional to be minimized are proposed. And the robust control of the system with an LMI(linear matrix inequality) based H$_{\infty}$ theory is dealt with in this paper. Loop shapings of TFM (transfer function matrix) are used to increase the performance of control capability of the system. The control abilities of LQR and H$_{\infty}$ controller are compared by simulation and experimental tests and show that the capability of H$_{\infty}$ controller is superior to that of LQR.
The main objective of this paper is to control the speed of Nonlinear Hybrid Electric Vehicle (HEV) by controlling the throttle position. Various control techniques such as well known Proportional-Integral-Derivative (PID) controller in conjunction with state feedback controller (SFC) such as Pole Placement Technique (PPT), Observer Based Controller (OBC) and Linear Quadratic Regulator (LQR) Controller are designed. Some Intelligent control techniques e.g. fuzzy logic PD, Fuzzy logic PI along with Adaptive Controller such as Self Organizing Controller (SOC) is also designed. The design objective in this research paper is to provide smooth throttle movement, zero steady-state speed error, and to maintain a Selected Vehicle (SV) speed. A comparative study is carried out in order to identify the superiority of optimal control technique so as to get improved fuel economy, reduced pollution, improved driving safety and reduced manufacturing costs.
The state feedback optimal control techniques are used in designing the reactor control system. The mathematical plant model with the temperature feedback effects is established from the one delayed neutron group point kinetics equation and the singly lumped thermal-hydraulic balance equations, and is expressed in terms of state variables. The LQR (Linear Quadratic Regulator) control system is designed, being followed by the LQG (Linear Quadratic Gaussian) design to determine the optimal conditions of rod movement for the desired reactor power responses. And two different servo control schemes, the ordinary feedback system and the order increased regulating system, are proposed for the purpose of input tacking. The general control characteristics such as stability margins and output responses are discussed. Comparing each other, it is found that the order increased regulating system has far better control characteristics than the ordinary feedback system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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