This paper deals with MCMBPC(Multivariable Constrained Model Based Predictive Controller) for nonlinear boiler system with noise and disturbance. MCMBPC is designed by linear state space model obtained from some operating point of nonlinear boiler system and Kalman filter is used to estimate the state with noise and disturbance. The solution of optimization of the cost function constrained on input and/or output variables is achieved using quadratic programming, viz. singular value decomposition (SVD). The controller designed is shown to have excellent tracking performance via simulation applied to nonlinear dynamic drum boiler turbine model for 16OMW unit.
In recent years, many studies have been conducted on fuzzy control since it can surpass the conventional control in several respects. In this paper, numerical stability analysis methodology for the singleton-type linguistic fuzzy control systems is proposed. The Proposed stability analysis is not the analytical method but the numerical method using the convex optimization technique of Quadratic Programming (QP) and Linear Matrix Inequalities (LMI).
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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v.22
no.3
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pp.91-94
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1985
A method optimizing selection of a state weighting matrix is presented. The state weight-ing matrix is chosen so that the closed-loop system responses closely match to the ideal model responses. An algorithm is presented which determines a positive semidefinite state weighting matrix in the linear quadratic optimal control design problem and an numerical example is given to show the effect of the present algorithm.
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.
This paper introduces an appropriate technique to estimate the weighting matrices used in the linear quadratic regulator (LQR) method for active structural control. For this purpose, a parameter is defined to regulate the relationship between the structural energy and control force. The optimum value of the regulating parameter, is determined for single degree of freedom (SDOF) systems under seismic excitations. In addition, the suggested technique is generalized for multiple degrees of freedom (MDOF) active control systems. Numerical examples demonstrate the robustness of the proposed method for controlled buildings under a wide range of seismic excitations.
In this paper, it is intended to introduce a method to solve multi-objective optimization problems and to evaluate its performance. In order to verify the performance of this method it is applied for a vertical roller mill for Portland cement. A design process is defined with the compromise decision support problem concept and a design process consists of two steps: the design of experiments and mathematical programming. In this process, a designer decides an object that the objective function is going to pursuit and a non-linear optimization is performed composing objective constraints with practical constraints. In this method, response surfaces are used to model objectives (stress, deflection and weight) and the optimization is performed for each of the objectives while handling the remaining ones as constraints. The response surfaces are constructed using orthogonal polynomials, and orthogonal array as design of experiment, with analysis of variance for variable selection. In addition, it establishes the relative influence of the design variables in the objectives variability. The constrained optimization problems are solved using sequential quadratic programming. From the results, it is found that the method in this paper is a very effective and powerful for the multi-objective optimization of various practical design problems. It provides, moreover, a reference of design to judge the amount of excess or shortage from the final object.
Kim, Dae-Jun;Chun, Jong-Min;Jeon, Hyang-Sig;Park, Young-Kiu;Kim, Sungshin
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.7
no.3
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pp.209-217
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2001
In this paper, we propose a linear quadratic regulator(LQR) controller design for the active suspension using evolution strategy(ES) and neural network. We can improve the inherent suspension problem, the trade-off between ride quality and suspension travel by selecting appropriate weight in the LQR-objective function. Since any definite rules for selecting weights do not exist, we replace the designers trial-and-error method with ES that is an optimization algorithm. Using the ES, we can find the proper control gains for selected frequencies, which have major effects on the vibrations of the vehicle. The relationship between the frequencies and proper control gains are generalized by use of the neural networks. When the vehicle is driven, the trained neural network is activated and provides the proper gains for operating frequencies. And we adopted double sky-hook control to protect car component when passing large bump. Effectiveness of our design has been shown compared to the conventional sky-hook controller through simulation studies.
To ensure safety and long term performance, structural control has rapidly matured over the past decade into a viable means of limiting structural responses to strong winds and earthquakes. Nonlinear response history analysis requires rigorous procedure to compute seismic demands. Therefore the simplified nonlinear analysis procedures are useful to determine performance of the structure. In this investigation, application of improved capacity demand diagram method in the control of structural system is presented for the first time. Developed pole assignment method (DPAM) in structural systems control is introduced. Genetic algorithm (GA) is employed as an optimization tool for minimizing a target function that defines values of coefficient matrices providing the placement of actuators and optimal control forces. The ground acceleration is modified under induced control forces. Due to this, performance of structure based on improved nonlinear demand diagram is selected to threshold of nonlinear behavior of structure. With small energy consumption characteristics, semi-active devices are especially attractive solutions for limiting earthquake effects. To illustrate the efficiency of DPAM, a 30-story steel moment frame structure employing the semi-active control devices is applied. In comparison to the widely used linear quadratic regulation (LQR), the DPAM controller was shown to be just as effective and better in the reduction of structural responses during large earthquakes.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.31
no.8
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pp.663-671
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2007
In this work, shape optimization of a wire-wrapped fuel assembly in a liquid metal reactor has been carried out by combining a three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis with the radial basis neural network method, a well known surrogate modeling technique for optimization. Sequential Quadratic Programming is used to search the optimal point from the constructed surrogate. Two geometric design variables are selected for the optimization and design space is sampled using Latin Hypercube Sampling. The optimization problem has been defined as a maximization of the objective function, which is as a linear combination of heat transfer and friction loss related terms with a weighing factor. The objective function value is more sensitive to the ratio of the wire spacer diameter to the fuel rod diameter than to the ratio of the wire wrap pitch to the fuel rod diameter. The optimal values of the design variables are obtained by varying the weighting factor.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.1
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pp.184-192
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2011
In this study, we introduce a identification methodology for FCM-based fuzzy model. The two underlying design mechanisms of such networks involve Fuzzy C-Means (FCM) clustering method and Particle Swarm Optimization(PSO). The proposed algorithm is based on FCM clustering method for efficient processing of data and the optimization of model was carried out using PSO. The premise part of fuzzy rules does not construct as any fixed membership functions such as triangular, gaussian, ellipsoidal because we build up the premise part of fuzzy rules using FCM. As a result, the proposed model can lead to the compact architecture of network. In this study, as the consequence part of fuzzy rules, we are able to use four types of polynomials such as simplified, linear, quadratic, modified quadratic. In addition, a Weighted Least Square Estimation to estimate the coefficients of polynomials, which are the consequent parts of fuzzy model, can decouple each fuzzy rule from the other fuzzy rules. Therefore, a local learning capability and an interpretability of the proposed fuzzy model are improved. Also, the parameters of the proposed fuzzy model such as a fuzzification coefficient of FCM clustering, the number of clusters of FCM clustering, and the polynomial type of the consequent part of fuzzy rules are adjusted using PSO. The proposed model is illustrated with the use of Automobile Miles per Gallon(MPG) and Boston housing called Machine Learning dataset. A comparative analysis reveals that the proposed FCM-based fuzzy model exhibits higher accuracy and superb predictive capability in comparison to some previous models available in the literature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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