In this paper, we present an observer-based robust controller which achieves not only robust stability but also an performance robustness for linear uncertain discrete-time systems. The performance robustness means that comparing the transient behavior of the uncertain system with a desired one generated by the nominal system, the deterioration of control performance (i.e. the error between the real response and the desired one) is suppressed without excessive control input. The control law consists of a state feedback law for the nominal system and a compensation input given by a feedback form of an estimated error signal. In this paper, we show that conditions for the existence of the observer-based controller are given in terms of linear matrix inequalities (LMIs). Finally, a numerical example is given to illustrate the proposed technique.
This paper presents a disturbance observer-based robust backstepping load-following control (DO-RBLFC) scheme for modular high-temperature gas-cooled reactors (MHTGRs) in the presence of actuator saturation and disturbances. Based on reactor kinetics and temperature reactivity feedback, the mathematical model of the MHTGR is first established. After that, a DO is constructed to estimate the unknown compound disturbances including model uncertainties, external disturbances, and unmeasured states. Besides, the actuator saturation is compensated by employing an auxiliary function in this paper. With the help of the DO, a robust load-following controller is developed via the backstepping technique to improve the load-following performance of the MHTGR subject to disturbances. At last, simulation and comparison results verify that the proposed DO-RBLFC scheme offers higher load-following accuracy, better disturbances rejection capability, and lower control rod speed than a PID controller, a conventional backstepping controller, and a disturbance observer-based adaptive sliding mode controller.
The Stewart platform manipulator is a closed-kinematis chain robot manipulator that is capable of providing high st겨ctural rigidity and positional accuracy. However, this is a complex structure, so controllability of the system is not so good. In this paper, it introduces a new robust motion control algorithm using partial state feedback for a class of nonlinear systems in the presence of modelling uncertainties and external disturbances. The major contribution of this work introduces the development and design of robust observer for the slate and the perturbation w.hich is integrated into a variable structure controller(VSC) structure. The combination of controller/observer gives rise to the robust routine called sliding mode control with sliding perturbation observer(SMCSPO). The optimal gains of SMCSPO are easily obtained by genetic algorithm. Simulation and experiment are presented in order to apply to the stewart platform manipulator. There results show highly' accuracy and performance.
This paper is concerned with the design of a robust tracking controller using a state observer on a robotic manipulator under the disturbance. The controller is designed to follow a step or ramp reference input without steady state error in the presence of a disturbance and a system parameter variation. In most cases, since all the state vectors are not measured, unmeasurable state vectors must be estimated or reconstructed. A reduced order observer is proposed to estimate unmeasurable state vectors of the non-linear system. Some problems are caused by the Coulomb friction, the disturbance, and the spring effect of a link between the drive motor and the manipulator arm. The state variables, directly measured and estimated by the reduced order observer, are fed back to the controller. When the robot system exhibits the 'limit cycle, the feedback gains initially obtained by optimal control theory are changed. As a result, the limit cycle is eliminated by the new controller gains,
The Stewart platform manipulator is a closed-kinematics chain robot manipulator that is capable of providing high structural rigidity and positional accuracy. However, this is a complex and nonlinear system, so the control performance of the system is not so good. In this paper, a new robust motion control algorithm is proposed. The algorithm uses partial state feedback for a class of nonlinear systems with modeling uncertainties and external disturbances. The major contribution is the design of a robust observer for the state and the perturbation of the Stewart platform, which is combined with a variable structure controller (VSC). The combination of controller and observer provides the robust routine called sliding mode control with sliding perturbation observe. (SMCSPO). The optimal gains of SMCSPO, which is determined by nominal eigenvalues, are easily obtained by genetic algorithm. The proposed fitness function that evaluates the gain optimization is to put sliding function. The control performance of the proposed algorithm is evaluated by the simulation and experiment to apply to the Stewart platform. The results showed high accuracy and good performance.
In this paper, a novel disturbance observer is proposed in order to regulate the disturbance in motor systems. The proposed observer does not require the implementation of ideal derivative of the state since the inverse of the nominal model is not used in the design of the observer. The transfer gain from a disturbance to the output of the disturbance observer is one. So, there is no time-delay in the response due to the dynamics of the observer.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.21
no.5
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pp.503-511
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1997
In 3 phase induction motor control system, the speed control using the load torque observer becomes robust against disturbances by means of a feed-forward control of the estimated load torque component. In case of variation of inertia moment, the estimated load torque has error because the observer uses the nominal inertia to estimate the load torque. And so, it is difficult to obtain good speed control characteristics. This paper has two study target strategy. First, we executes feed-forward control with the load torque observer when motor inertia has nominal value and compare it with conventional PI con¬trol. The second strategy estimates inertia moment error using the load torque observer when inertia moment change. The proposed two strategy is confirmed through the computer simulations and the experimental implementations by TMS320C31 microprocessor.
A simple design for a sliding mode observer is proposed for EV lithium battery SOC estimation in this paper. The proposed observer does not have the limiting conditions of existing observers. Compared to the design of previous sliding mode observers, the new observer does not require a solving matrix equation and it does not need many observers for all of the state components. As a result, it is simple in terms of calculations and convenient for engineering applications. The new observer is suitable for both time-variant and time-invariant models of battery SOC estimation, and the robustness of the new observer is proved by Liapunov stability theorem. Battery tests are performed with simulated FUDS cycles. The proposed observer is used for the SOC estimation on both unchanging parameter and changing parameter models. The estimation results show that the new observer is robust and that the estimation precision can be improved base on a more accurate battery model.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.3
no.1
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pp.138-145
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2000
This paper presents a robust fault diagnosis and fault tolerant control method for the control systems in closed-loop affected by unknown inputs or disturbances. The fault diagnostic scheme is based on the disturbance-decoupled state estimation using a 2-stage state observer for state, actuator bias and sensor bias. The estimated bias show the occurrence time, location and type of the faults directly. The estimated state is used for state feedback to achieve fault tolerant control against the faults. Simulation results show that the method has definite fault tolerant ability against actuator and sensor faults, moreover, the faults can be detected on-line, isolated and estimated simultaneously.
The conventional sliding mode control and variable structure control (VSC) of nonlinear uncertain system are well known for their robust property and simplity of control law. However, the use of them is only pardonable on the assumption that the upper-bound of parameter variation or nonlinearity is known and that the complete information about state is available. Though the former has been solved with adaptive robust control theory recently, the latter seems not to be solved. In this paper, we try to solve this problem using the technique of VSS adaptive robust control theory. That is, we propose a VSS adaptive observer and a sliding mode control incorporated with this observer. We can prove the robust stability of the closed system applying the Lyapunov's second method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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