Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.4
no.2
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pp.209-214
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1998
In this paper, we are dealing with the problem of controlling unknown nonlinear dynamical system by using neural networks. A novel error self-recurrent(ESR) neural model is presented to perform black-box identification. Through the various outcome of the experiment, a new neural network is seen to be considerably faster than the BP algorithm and has advantages of being less affected by poor initial weights and learning rate. These characteristics make it flexible to design the controller in real-time based on neural networks model. In addition, we design an adaptive PID controller that Keyser suggested by using ESR neural networks, and present a method on the implementation of adaptive controller based on neural network for practical applications. We obtained good results in the case of robot manipulator experiment.
Recent controller design techniques often discretize the target system and implement a discrete controller that is digitized to match the target system. When constructing such a discrete system, it is necessary to first determine the sampling time. The smaller the sampling time is, the more advantageous it can be made similar to the original system, but the cost is a problem when realizing such a configuration as hardware. On the other hand, the longer the time, the more different the system is from the original system, and eventually the control becomes impossible. In this paper, we consider the above problem and propose a more logical approach to determine the sampling time in the discrete system and investigate the relation with the differential controller. We also apply this process to a nonlinear system called ARAGO disc and verify its validity through computer simulation.
In this paper, we design an Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System(ANFIS) Precompensator for the performance improvement of conventional proportional integral derivative (PID) controller that the governor system of power plant constantly maintains the load frequency of two-area power system. The ANFIS Precompensator is expressed as the membership functions of premise parameters and the linear combination of consequent parameters by Sugeno's fuzzy if-then rules using nonlinear input-output relation for the set point automatic modification maintaining conventional PID controller. The proposed compensation design technique is hoped to be satisfactory method overcome difficulty of exact modelling and arising problems by the complex nonlinearities of power system, and our design shows merit that is easily implemented by adding an ANFIS precompenastor to an existing PID controller without replacement.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.16
no.6
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pp.400-405
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2023
Currently, inverted pendulums are being studied in many fields, including posture control of missiles, rockets, etc, and bipedal robots. In this study, the vertical posture control of the pendulum was studied by constructing a rotary inverted pendulum using a 256-pulse rotary encoder and a DC motor. In the case of nonlinear systems, complex algorithms and controllers are required, but a control method using the classic and relatively simple PID(Proportional Integral Derivation) algorithm was applied to the rotating inverted pendulum system, and a simple but desired method was studied. The rotating inverted pendulum system used in this study is a nonlinear and unstable system, and a PID controller using Microchip's dsPIC30F4013 embedded processor was designed and implemented in linear modeling. Usually, PID controllers are designed by combining one or two or more types, and have the advantage of having a simple structure compared to excellent control performance and that control gain adjustment is relatively easy compared to other controllers. In this study, the physical structure of the system was analyzed using mathematical methods and control for vertical balance of a rotating inverted pendulum was realized through modeling. In addition, the feasibility of controlling with a PID controller using a rotating inverted pendulum was verified through simulation and experiment.
Underwater robotic vehicles(URVs) have been an important tool for various underwater tasks such as pipe-lining, data collection, hydrography mapping, construction, maintenance and repairing of undersea equipment, etc because they have greater speed, endurance, depth capability, and safety than human divers. As the use of such vehicles increases, the vehicle control system is one of the most critical subsystems to increase autonomy of the vehicle. The vehicle dynamics are nonlinear and their hydrodynamic coefficients are often difficult to estimate accurately. It is desirable to have an intelligent vehicle control system because the fixed-parameter linear controller such as PID may not be able to handle these changes promptly and result in poor performance. In this paper we described and analyzed a new type of fuzzy model-based controller which is designed for underwater robotic vehicles and based on Takagi-Sugeno-Kang(TSK) fuzzy model. The proposed fuzzy controller: 1) is a nonlinear controller, but a linear state feedback controller in the consequent of each local fuzzy control rule; 2) can guarantee the stability of the closed-loop fuzzy system; 3) is relatively easy to implement. Its good performance as well as its robustness to parameter changes will be shown and compared with those of the PID controller by simulation.
To deal with non-linearities and time-varying characteristics of hydraulic systems, in this paper, the neuro-fuzzy controller has been introduced. This controller does not require an accurate mathematical model for the nonlinear factor. In order to solve general fuzzy inference problems, the input membership function and fuzzy reasoning rules are used for determining the controller Parameters. These parameters are determined by using the learning algorithm. The control performance of the neuro-fuzzy controller is obtained through a series of experiments for the various types of input while applying disturbances to the cylinder. .and performance of this controller was compared with that of PID, PD controller. As a experimental result, it can be proven that the position tracking performance of the neuro-fuzzy is better than that of PID and PD controller.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.6
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pp.1089-1094
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2016
In order to establish the robust controller design technique of series wound motor driver system. This paper proposes a method of Bang-Bang controller using a series wound motor driver system under improperly variable load. A Bang-Bang controller structure is simpler than the structure of PID plus Bang-Bang controller. This paper shows that a general 8 bits microprocessor is used efficiently implementing such an algorithm. The calculation time of software is extremely small when compared with conventional PID plus Bang-Bang controller. Both nonlinear operating characteristics of digital switching elements and describing function methods are used for the analysis and synthesis. Real time implementation of Bang-Bang controller is achieved. Concept design strategy of the control and PWM waveform generation algorithms are presented in the paper.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.25
no.5
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pp.850-856
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2001
Even though the hydraulic servo system has been widely used in industrial and military equipments since it has a lot of advantages, it is not easy to design controller due to the high nonlinearities and the parametric uncertainties. The dynamic behavior of the real process in the hydraulic servo system differs from that described by its model because the model is linearized. Another reason of the difference is caused by the variety of parameters, since the system parameters of the dynamic equation are affected by the operating conditions such as temperature and pressure. In this study, the designing process of the MRNC with a PID compensator is introduced and applied to the load sensing hydraulic servo system. The results show that the designed controller guarantees the robust control performance despite of both the nonlinearities and the parametric uncertainties.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.7
no.6
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pp.509-517
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2001
To deal with non-linearities and time-varying characteristics of hydraulic systems, in this paper, the neuro-fuzzy controller has been introduced. This controller does not require and accurate mathematical model for the nonlinear factor. In order to solve general fuzzy inference problems, the input membership function and fuzzy reasoning rules are used for determining the controller parameters. These parameters are determined by using the learning algorithm. The control performance of the neuro-fuzzy controller is evaluated through a series of experiments for the various types of inputs while applying disturbances to the hydraulic system. The performance of this controller was compared with those of PID and PD controllers. From these results, We observe be said that the position tracking performance of neuro-fuzzy is better those of PID and PD controllers.
Since the nonlinearity and uncertainties which inherently exist in vehicle system need to be considered in active suspension control law design, this paper proposes a new control strategy for active vehicle suspension systems by using a combined control scheme, i.e., respectively using a genetic algorithm (GA) based self-tuning PID controller and a fuzzy logic controller in two loops. In the control scheme, the PID controller is used to minimize vehicle body vertical acceleration, the fuzzy logic controller is to minimize pitch acceleration and meanwhile to attenuate vehicle body vertical acceleration further by tuning weighting factors. In order to improve the adaptability to the changes of plant parameters, based on the defined objectives, a genetic algorithm is introduced to tune the parameters of PID controller, the scaling factors, the gain values and the membership functions of fuzzy logic controller on-line. Taking a four degree-of-freedom nonlinear vehicle model as example, the proposed control scheme is applied and the simulations are carried out in different road disturbance input conditions. Simulation results show that the present control scheme is very effective in reducing peak values of vehicle body accelerations, especially within the most sensitive frequency range of human response, and in attenuating the excessive dynamic tire load to enhance road holding performance. The stability and adaptability are also showed even when the system is subject to severe road conditions, such as a pothole, an obstacle or a step input. Compared with conventional passive suspensions and the active vehicle suspension systems by using, e.g., linear fuzzy logic control, the combined PID and fuzzy control without parameters self-tuning, the new proposed control system with GA-based self-learning ability can improve vehicle ride comfort performance significantly and offer better system robustness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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