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.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.23
no.12
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pp.782-790
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2011
Typical temperature control methods of a cooler for machine tools are hot-gas bypass and compressor variable speed control. The hot-gas bypass system has been widely used to control the cooler temperature in many general industrial fields. On the contrary, the compressor variable speed control is focused on special fields such as aerospace and high precision machine tools which need high precision control. The variable speed control system usually has two control variables such as target temperature and superheat. In other words, the variable speed control system is basically multi-input multi-output(MIMO) system. In spite of MIMO system, the proportional integral derivative(PID) feedback control methodology that based on single-input single-output (SISO) system is generally used for designing the variable speed control system. Therefore, it is inevitable to describe transfer functions for dynamic behaviors of every controlled variables and decide the PID gains with tremendous iteration process. Moreover, the designed PID gains do not provide optimum system performances. To solve these problems, high performance controller design method based on a state space model is suggested in this paper. An optimum controller is designed to minimize both control errors and energy inputs. This method was more simple to describe dynamic behaviors and easier to design the cooler controller which is MIMO system.
Jong-Phil KIM;Ki-Tak RYU;Sang-Sik LEE;Yun-Hyung LEE
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.59
no.1
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pp.55-64
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2023
Gas turbine engines are widely used as prime movers of generator and propulsion system in warships. This study addresses the problem of designing a DS-based PID controller for speed control of the LM-2500 gas turbine engine used for propulsion in warships. To this end, we first derive a dynamic model of the LM-2500 using actual sea trail data. Next, the PRC (process reaction curve) method is used to approximate the first-order plus time delay (FOPTD) model, and the DS-based PID controller design technique is proposed according to approximation of the time delay term. The proposed controller conducts set-point tracking simulation using MATLAB (2016b), and evaluates and compares the performance index with the existing control methods. As a result of simulation at each operating point, the proposed controller showed the smallest in %OS, which means that the rpm does not change rapidly. In addition, IAE and IAC were also the smallest, showing the best result in error performance and controller effort.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.43
no.3
s.309
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pp.1-7
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2006
In this paper, a method for IMC-PID controller tuning is proposed based on obtaining a controller from closed-loop transfer function. It is considered a plant with the second-order plus dead time(SOPDT) model and selected the third-order plus dead time transfer function model as a target function. The filter function is derived from the suitable target function to satisfy the design specifications. A robustness test was done to verify the robust-stability.
KIEE International Transaction on Systems and Control
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v.2D
no.2
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pp.65-71
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2002
In this paper, an experiment for the active vibration control of a cantilever beam uses electromagnet as an actuator and uses a laser sensor to measure the position of the bending beam, constituting a non-contacting control system. A mathematical model of the overall system is derived to analytically design an appropriate controller. Dynamic equations of the electromagnetic actuator and the beam are combined to find the transfer function from the actuator to the sensor. The effectiveness of the obtained model is verified by various experiments and an improper PID controller is designed based on the obtained model. According to analysis, the coefficient of the derivative controller is the most important parameter for handling the performance and the stability margin of the control system. The experimental results of the active control system are compared with those of the open loop system.
Journal of Electrical Engineering and information Science
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v.2
no.3
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pp.61-65
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1997
This paper proposes an intelligent controller for brushless DC motor and load with unknown nonlinear dynamics. The proposed intelligent control system consists of a plant identifier and PID controller with varying gains. The identifier is constructed using an Auto Regressive Moving Average (ARMA) model. In order to tune the parameters of the identifier and the gains of the PID controller efficiently, e also propose a modified Evolution Strategy. Experimental results show that the proposed intelligent controller for brushless DC motor has good control performance under unknown disturbance.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.39
no.10
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pp.1031-1036
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2015
Proportional-integral-derivative (PID) controllers are widely used in industrial sites. Most tuning methods for PID controllers use an empirical and experimental approach; thus, the experience and intuition of a designer greatly affect the tuning of the controller. The representative methods include the closed-loop tuning method of Ziegler-Nichols (Z-N), the C-C tuning method, and the Internal Model Control tuning method. There has been considerable research on the tuning of PID controllers for single-input single-output systems but very little for multi-input multi-output systems. It is more difficult to design PID controllers for multi-input multi-output systems than for single-input single-output systems because there are interactive control loops that affect each other. This paper presents a tuning method for the PID controller for a two-input two-output system. The proposed method uses a real-coded genetic algorithm (RCGA) as an optimization tool, which optimizes the PID controller parameters for minimizing the given objective function. Three types of objective functions are selected for the RCGA, and each PID controller parameter is determined accordingly. The performance of the proposed method is compared with that of the Z-N method, and the validity of the proposed method is examined.
The purpose of this paper is to develop systematic analysis and automatic tuning rule of PID controller for industry servo applications. Considering the coupling of inner current control loop and speed loop delay, the target plant fit into second-order plus time delay model. Based on PID controller design for high-order plus known/unknown time delay plant model, some formulars are provided for the control gain calculation and system-based theoretical analysis is developed, and it also allows an automatic controller setup to benefit the inexperienced user. In addition, the proposed design rule gives uniformly satisfactory performance and the motor speed stays on a desired response curve with minimal oscillation and settling time. This approach can be applicable in conjunction with the cascaded control loop which is widely used in practice.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.5
no.1
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pp.30-38
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2004
This paper deals with a problem of automatic landing guidance and control ofthe longitudinal airplane motion under the wind shear turbulence. Adaptive gainscheduled PID control law is proposed in this paper. Fuzzy logic is the main part ofthe adaptive PID controller as gain scheduler. To illustrate the successful applicationof the proposed control law to the automatic landing control problem, numericalsimulation is carried out based on the longitudinal nonlinear airplane model excited bythe wind shear turbulence. The simulation results show that the automatic landingmaneuver is successfully achieved with the satisfactory performance and the gainadaptation of the control law is made adequately within the limited gains.
This paper presents precise temperature control of oil outlet in an oil cooler with hot-gas bypass control as an industrial refrigerator. The control system was designed for obtaining precise temperature control performance even though abrupt disturbances based on flow rate control of hot-gas bypass. PID controller was adopted in feedback control system. We showed that the gain of PID could be easily determined by using gain-tuning methods without any numerical model. Through some experiments, excellent control performances such as overshoot within 1.7%, steady state temperature error within ${\pm}0.1^{\circ}C$ were established by a simple PI controller. We expect that the system can control the target temperature within error of $0.33^{\circ}C$ under abrupt disturbances.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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