In this paper, the adaptive fuzzy system is used as an adaptive approximator for robot nonlinear dynamic. A theoretical justification for the adaptive approximator is proving that if the representive point(RP or switching function) and its derivative in sliding mode control are used as the inputs of the adaptive fuzzy system, the adaptive fuzzy system can approximate robot nonlinear dynamics in the neighborhood of the switching surface. Thus the fuzzy controller design is greatly simplified and at the same time, the fuzzy control rule can be obtained easily by the reaching condition. Based on this, a new method for designing an adaptive fuzzy control system based on sliding mode is proposed for the trajectory tracking control of a robot with unknown nonlinear dynamics.
In adaptive fuzzy control systems. fuzzy systems are used to approximate the unknown plant nonlinearities. Until now. most of the papers in the field of controller design for nonlinear system using fuzzy systems considers the affine system with fixed grid-rule structure based on system state availability. This paper considers observer-based nonlinear controller and dynamic fuzzy rule structure. Adaptive laws for fuzzy parameters for state observer and fuzzy rule structure are established so that the whole system is stable in the sense of Lyapunov.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.9
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pp.822-826
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2013
In this paper, we propose an AFDO (Adaptive Fault Diagnosis Observer) and a fault tolerant controller for a class of nonlinear continuous-time system under the nonlinear abrupt actuator faults. Together with its estimation laws, the AFDO which estimates that the actuator faults is designed by using the Lyapunov analysis. Then, based on the designed AFDO, an adaptive sliding mode controller is proposed as the fault tolerant controller. Using Lyapunov stability analysis, we also prove the uniform boundedness of the state, the output and the fault estimation errors, and the asymptotic stability of the tracking error under the nonlinear time-varying faults. Finally, we illustrate the effectiveness of the proposed diagnosis method and the control scheme thorough computer simulations.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.14
no.2
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pp.172-182
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2013
This paper focuses on the modeling and intelligent control of the new Eight-Rotor MAV, which is used to solve the problem of the low coefficient proportion between lift and gravity for the Quadrotor MAV. The Eight-Rotor MAV is a nonlinear plant, so that it is difficult to obtain stable control, due to uncertainties. The purpose of this paper is to propose a robust, stable attitude control strategy for the Eight-Rotor MAV, to accommodate system uncertainties, variations, and external disturbances. First, an interval type-II fuzzy neural network is employed to approximate the nonlinearity function and uncertainty functions in the dynamic model of the Eight-Rotor MAV. Then, the parameters of the interval type-II fuzzy neural network and gain of sliding mode control can be tuned on-line by adaptive laws based on the Lyapunov synthesis approach, and the Lyapunov stability theorem has been used to testify the asymptotic stability of the closed-loop system. The validity of the proposed control method has been verified in the Eight-Rotor MAV through real-time experiments. The experimental results show that the performance of the interval type-II fuzzy neural network based adaptive sliding mode controller could guarantee the Eight-Rotor MAV control system good performances under uncertainties, variations, and external disturbances. This controller is significantly improved, compared with the conventional adaptive sliding mode controller, and the type-I fuzzy neural network based sliding mode controller.
Park, Jang-Hyun;Kim, Seong-Hwan;Lyoo, Young-Jae;Moon, Chae-Joo
Proceedings of the KIPE Conference
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2005.07a
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pp.697-700
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2005
An adaptive fuzzy sliding-mode controller (SMC) for uncertain or ill-defined single-input single-output (SISO) nonaffine nonlinear systems is proposed. By using the universal approximation property of the fuzzy logic system (FLS), it is tuned on-line to cancel the unknown system nonlinearity. We adopt a self-structuring FLS to guarantee global stability of the closed-loop system rather than semi=global boundedness. The control and adaptive laws are derived so that the estimated fuzzy parameters are bounded and the sliding condition is satisfied.
Seo, Ho-Joon;Park, Jang-Hyun;Seo, Sam-Jun;Kim, Dong-Sik;Park, Gwi-Tae
Proceedings of the KIEE Conference
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2001.07d
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pp.2308-2310
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2001
In the adaptive fuzzy sliding mode control, from a set of a fuzzy IF-THEN rules adaptive fuzzy sliding mode control whose parameters are adjusted on-line according to some adaptation laws is constructed for the purpose of controlling the plant to track a desired trajectory. Most of the research works in nonlinear controller design using fuzzy systems consider the affine system with fixed grid-rule structure based on system state availability. The fixed grid-rule structure makes the order of the controller big unnecessarily, hence the on-line fuzzy rule structure and fuzzy observer based adaptive fuzzy sliding mode controller is proposed to solve system state availability problems. Therefore, adaptive laws of fuzzy parameters for state observer and fuzzy rule structure are established implying whole system stability in the sense of Lyapunov.
In this paper, a new nonlinear feedback linearization control scheme for induction motors is developed. The control scheme employs a fuzzy nonlinear identification scheme based on fuzzy basis function expansion to adoptively compensate the parameter variations, i.e. rotor resistance, mutual and self inductance etc. An important feature of the proposed control scheme is to incorporate the sliding mode controller into the scheme to speed up convergence rate. Simulation tests show the robust behavior of the proposed controller in the presence of the parameter uncertainties of the machine.
Park, Won-Sung;Yang, Hai-Won;Chung, Ki-Chull;Kim, Do-Woo
Proceedings of the KIEE Conference
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2007.07a
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pp.1716-1717
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2007
In this paper, a second order fuzzy sliding mode control that combines with a adaptive self-regulating technique is proposed for a nonlinear system with unknown dynamics. The chattering effect that is a representative disadvantage of the sliding mode control is avoided by using the second order sliding mode control instead of the first order sliding mode control. The proposed sub-controller is composed of the equivalent control that is approximated by an online rule regulation sheme and the hitting control that is used to constrain the states of the sub-system to maintain on the sub-sliding surface and used to guarantee the system robustness. Simulation results are presented to show the effectiveness of the proposed controller
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.16
no.10
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pp.109-117
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1999
In this paper, a direct adaptive control, based on Lyapunov Function Candidate, is applied to a nonlinear Gunner's Primary Stabilized Head Mirror system to derive a parameter adaptation scheme; furthemore, a nonlinear sliding mode control, but also compensating the error in identification of the parameters which are even varying of have uncertain values. The performance of the adaptive controller is determined by the tracking ability to a desired model under some disturbances and the slowly varying parameters of the system. Both adaptive scheme and sliding mode play an important fole in the improvement of the nonlinear system control.
An algorithm for a hybrid controller consists of a sliding mode control part and a fuzzy logic part which ar purposely for nonlinear systems. The sliding mode part of the solution is based on "eigenvalue/vector"-type controller is used as the backstepping approach for tracking errors. The fuzzy logic part is a Mamdani fuzzy model. This is designed by applying sliding mode control (SMC) method to the dynamic model. The main objective is to keep the update dynamics in a stable region by used SMC. After that the plant behavior is presented to train procedure of adaptive neuro-fuzzy inference systems (ANFIS). ANFIS architecture is determined and the relevant formulation for the approach is given. Using the error (e) and rate of error (de), occur due to the difference between the desired output value (yd) and the actual output value (y) of the system. A dynamic adaptation law is proposed and proved the particularly chosen form of the adaptation strategy. Subsequently VSC creates a sliding mode in the plant behavior while the parameters of the controller are also in a sliding mode (stable trainer). This study considers the ANFIS structure with first order Sugeno model containing nine rules. Bell shaped membership functions with product inference rule are used at the fuzzification level. Finally the Mamdani fuzzy logic which is depends on adaptive neuro-fuzzy inference systems structure designed. At the transferable stage from ANFIS to Mamdani fuzzy model is adjusted for the membership function of the input value (e, de) and the actual output value (y) of the system could be changed to trapezoidal and triangular functions through tuning the parameters of the membership functions and rules base. These help adjust the contributions of both fuzzy control and variable structure control to the entire control value. The application example, control of a mass-damper system is considered. The simulation has been done using MATLAB. Three cases of the controller will be considered: for backstepping sliding-mode controller, for hybrid controller, and for adaptive backstepping sliding-mode controller. A numerical example is simulated to verify the performances of the proposed control strategy, and the simulation results show that the controller designed is more effective than the adaptive backstepping sliding mode controller.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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