The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.67
no.11
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pp.1423-1433
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2018
Recently, a permanent magnet synchronous motor of middle and small-capacity has high torque, high precision control and acceleration / deceleration characteristics. But existing control has several problems that include unpredictable disturbances and parameter changes in the high accuracy and rigidity control industry or nonlinear dynamic characteristics not considered in the driving part. In addition, in the drive method for the control of low-vibration and high-precision, the process of connecting the permanent magnet synchronous motor and the load may cause the response characteristic of the system to become very unstable, to cause vibration, and to overload the system. In order to solve these problems, various studies such as adaptive control, optimal control, robust control and artificial neural network have been actively conducted. In this paper, an incremental encoder of the permanent magnet synchronous motor is used to detect the position of the rotor. And the position of the detected rotor is used for low vibration and high precision position control. As the controller, we propose augmented state feedback control with a speed observer and first order deadbeat disturbance observer. The augmented state feedback controller performs control that the position of the rotor reaches the reference position quickly and precisely. The addition of the speed observer to this augmented state feedback controller compensates for the drop in speed response characteristics by using the previously calculated speed value for the control. The first order deadbeat disturbance observer performs control to reduce the vibration of the motor by compensating for the vibrating component or disturbance that the mechanism has. Since the deadbeat disturbance observer has a characteristic of being vulnerable to noise, it is supplemented by moving average filter method to reduce the influence of the noise. Thus, the new controller with the first order deadbeat disturbance observer can perform more robustness and precise the position control for the influence of large inertial load and natural frequency. The simulation stability and efficiency has been obtained through C language and Matlab Simulink. In addition, the experiment of actual 2.5[kW] permanent magnet synchronous motor was verified.
If the nonlinear term in a nonlinear control system equation can be deleted by state feedback control, the original system becomes a linear system. For this linear control system, many well known methods may be used to handle it, and then reverse it back to nonlinear form. Many problems of nonlinear control systems can be solved in this way. In this paper, this method will be used to transfer the identification problem of nonlinear systems into a linear control problem. The nonlinear observer is established by constructing linear observer. Then the state control of nonlinear systems is realized. Finally, the technique of the PID controller obtained by using bang-bang tracker as a differentiator provides a stronger robust controller. Even though the method in this paper may not theoretically perfect, many numerical simulations show that it is applicable.
This paper presents an extended state observer (ESO) based direct torque control (DTC) for use in induction motor systems to handle the issues of time delays, load torque disturbances and parameter uncertainties. Direct torque control offers an excellent torque response and it does not require a proportion integration (PI) controller in the current loop. However, a PI controller is still adopted in the outer speed loop to generate the torque reference value, which is a slow method. An ESO based compound control scheme is proposed to improve the response rate and accuracy of the torque reference signal, especially when load torque is injected. In addition, the time delay problem is analyzed and compensated for in this paper to reduce torque ripples. The proposed disturbance compensation technique based direct control scheme is shown to have good performance both in the transient and stable states via simulations and experimental results.
This paper considers a robust output feedback $H\infty$ controller design method for singular systems with time-varying delay in state and parameter uncertainty in system matrix by an LMI approach and observer based technique, which can be solved efficiently by convex optimization. The sufficient condition for the existence of controller and the controller design method are presented by strict LMI(linear matrix inequality) approach. Since the obtained condition can be expressed as an LMI form, all variables including feedback gain and observer gain can be calculated simultaneously by Schur complement and changes of variables.
Park, Jee-ho;Cho, Yong-Kil;Woo, Jung-In;Ahn, In-Mo
Proceedings of the KIPE Conference
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1998.10a
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pp.330-335
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1998
In this paper the robust vector control method of induction motor for the purpose of improving the system performance deterioration caused by parameter variations is proposed. The estimations of the stator current and the rotor flux are obtained by the full order state observer with corrective prediction error feedback. and the adaptive scheme is constructed to estimate the rotor speed with the error signal between real and estimation value of the stator current. Adaptive sliding observer based on the variable structure control is applied to parameter identification. Consequently predictive current control and speed sensorless vector control can be obtained simultaneously regardless of the parameter variations.
A robust position control scheme for a Brushless Direct Drive Motor(BLDDM) is presented. To obtain the robustness under the load variation, a Variable Structure Controller(VSC) is used. However, the VSC has a chattering problem and require the full state informations. To overcome this problem, in this paper, the sliding mode observer is used for compensating the load disturbance and estimating the motor velocity. As a result, the VSC for a BLDDM posision control is designed by using only position measurment and the chattering problem is greatly reduced. To show the validaty of the proposed scheme, the simulation study is carried out.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.6
no.3
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pp.306-319
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2008
Reaching fault tolerance in technological systems requires to detect malfunctions. This paper presents a diagnostic method that is robust with respect to unknown-but-bounded uncertainties of the dynamical model and the measurements. By using models of the faultless and the faulty behaviours, a state-set observer computes polyhedral sets from which the consistency of the models with the interval measurements is determined. The diagnostic result is proven to be complete, i.e., the set of faults obtained by the diagnostic algorithm includes the actual fault. The algorithm is illustrated by an application example.
This paper presents an indirect adaptive control scheme for discrete linear systems whose parameters are not necessrily slowly varying. It is assumed that system parameters are modelled as linear combinations of known bounded functions with unknown constant coefficients. Unknown coefficients are estimated using a recursive least squares algorithm with a dead zone and a forgetting factor. A control law which makes the estimated model exponentially stable is constructed. With this control law and a state observer, all based on the parameter estimates, it is shown that the resulting closed-loop system is globally stable and robust to bounded external disturbances and small unmodelled plant uncertainties.
To operate in real environment, humanoid robots should be able to react to unknown disturbances. To deal with disturbances, various robust control algorithms have been developed for decades. But for collaborative works such as teleoperation system, a compliance control can be the better solution for disturbance reactions. In this paper, a center of mass (CoM) compliance control algorithm for humanoid robots is proposed. The proposed algorithm is based on the state observer and positive feedback of disturbance. With the state observer based on humanoid CoM control performance model, disturbance in each direction can be observed. The positive feedback of disturbances to the reference CoM trajectory enables compliant motion. The main contributions of this algorithm are achieving compliance independently in each axis and maintaining balance against external force. Through dynamic simulations, the performance of the proposed method was demonstrated. Under two types of disturbance conditions, humanoid robot DYROS-JET reacted with compliant motion via the proposed algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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