In this paper, we study the discretization behaviors of the equivalent control based sliding-mode control (SMC) systems. The investigation is carried out via studying the second order linear system and some interesting dynamic properties are explored. Especially, according to the variation of system parameters, the inherent dynamical behavior of the trajectories within some specified boundaries are studied. From this result, the boundaries of system state using symbolic dynamics approach are first proposed. Simulations are presented to verify the theoretical results.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.27
no.2
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pp.218-228
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2003
A hydraulic system is modeled as the second order differential equation with uncertain system parameters and disturbance composed of modeling errors. To Position the load of the hydraulic system to a desired point. the servo valve of the hydraulic system is controlled. As a control scheme. a global sliding mode control(GSMC) is Proposed Since the servo valve has a torque limit. the GSMC is designed to coordinate the position of the load along the minimum time trajectory within the torque limit. The Proposed control scheme can be designed with ranges of parametric uncertainties and specified torque limits. By the proposed control scheme, the closed form solution of the arriving time at the desired position can be estimated.
Journal of Electrical Engineering and information Science
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v.2
no.4
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pp.53-58
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1997
In this paper, the power system stabilizer(PSS) using the sliding mode observer-model following(SMO-MF) with closed-loop feedback (CLF) for single machine system is extended to multimachine system. This a multimachine SMO-MF PSS for unmeasureable plant state variable is obtained by combining the sliding mode-model following(SM-MF) including closed-loop feedback(CLF) with the full-order observer(FOO). And the estimated control input for unmeasurable plant sate variables is derived by Lyapunov's second method to determine a control input that keeps the system stable. Time domain simulation results for the torque angle and for the angular velocity show that the proposed multimachine SMO-MF PSS including CLF for unmeasurable plant sate variables is able to damp out the low frequency oscillation and to achieve asymptotic tracking error between the reference model state at different initial conditions and at step input.
The sliding mode control law provides a robust solution for general control problems. Most real systems which use a portable hard disk drive have to overcome disturbances and model uncertainties for proper operation. The chattering effect caused from unexpected oscillation can make the system be unstable. Therefore, we propose a robust control algorithm for the nonlinear second order systems with model uncertainties and disturbances. The proposed algorithm is designed following a sliding mode and observer based control. Thus the proposed algorithm has more expanded bounded region of control. Simulation results show the robustness of the proposed controller.
The general time optimal control law provides the optimal solution for a minimum time control problem. But in most real systems with disturbances and model uncertainties, the time optimal control law leads to chattering effect. This chattering effect can cause the system to be unstable. Therefore, we propose a robust optimal control algorithm for the nonlinear second order systems with model uncertainty. The proposed algorithm is combined with bang-bang control and sliding mode control. Thus the proposed algorithm has two state space regions to implement to control algorithm. In each region, the appropriate linear or nonlinear feedback control law is used satisfying the dynamic system equations. Simulation results show the superiority of the proposed controller in comparison with pure time optimal control(bang-bang control).
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.20
no.1
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pp.108-118
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2017
In this paper, the path tracking controller for a surface vessel based on the sliding mode control (SMC) with the switching law is proposed. In order to have no restriction on movement and improved tracking performance, the proposed control system is developed as follows: First, the kinematic and dynamic models in Cartesian coordinates are considered to solve the singularity problem at the origin. Second, the new multiple sliding surfaces are designed with the SMC and approach angle concept to solve the under-actuated property. Third, the switching control system is designed to improve tracking performance. To prove the stability of the proposed switching system under the arbitrary switching, the Lyapunov stability analysis method with the common Lyapunov function is used. Finally, the computer simulations are performed to demonstrate the performance, effectiveness and stability of the proposed tracking controller of a surface vessel.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.151-157
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2004
In this paper, we propose a simple control scheme, based on second order sliding modes, which guarantees a fast and precise container transfer and the swing suppression during the container movement, despite of model uncertainties and unmodeled dynamic actuators. In the actual case, the swing suppression is obtained by constraining the system motion on a suitable surface which involves both the desired path and the swing angle. Strictly speaking, the trolley velocity is modified on-line, on the actual swing angle, to obtain the suppression of the oscillations not only at the end of the transport but during transfer as well. Such controller has been tested on a laboratory-size model of the 3Dcrane, and some experimental results are reported.
Patients with spinal cord injuries cannot move their limbs using their intact muscles. A suitable controller can be used to move their arms by employing the functional electrical stimulation method. In this article, a fuzzy exponential sliding-mode controller is designed to move a musculoskeletal human arm model to track an optimal trajectory in the sagittal plane. This optimal arm trajectory is obtained by developing a policy for the central nervous system. In order to specify the optimal trajectory between two points, two dynamic and static optimal criteria are applied simultaneously. The first dynamic objective function is defined to minimize the joint torques, and the second static optimization is offered to minimize the muscle forces at each moment. In addition, fuzzy logic is used to tune the sliding-surface parameter to enable an appropriate tracking performance. Simulation results are evaluated and compared with experimental data for upward and downward movements of the human arm.
Recently, magnetorheological elastomer (MRE) material and its devices have been developed and attracted a good deal of attention for their potentials in vibration control. Among them, a highly adaptive base isolator based on MRE was designed, fabricated and tested for real-time adaptive control of base isolated structures against a suite of earthquakes. To perfectly take advantage of this new device, an accurate and robust model should be built to characterize its nonlinearity and hysteresis for its application in structural control. This paper first proposes a novel hysteresis model, in which a nonlinear hyperbolic sine function spring is used to portray the strain stiffening phenomenon and a Voigt component is incorporated in parallel to describe the solid-material behaviours. Then the fruit fly optimization algorithm (FFOA) is employed for model parameter identification using testing data of shear force, displacement and velocity obtained from different loading conditions. The relationships between model parameters and applied current are also explored to obtain a current-dependent generalized model for the control application. Based on the proposed model of MRE base isolator, a second-order sliding mode controller is designed and applied to the device to provide a real-time feedback control of smart structures. The performance of the proposed technique is evaluated in simulation through utilizing a three-storey benchmark building model under four benchmark earthquake excitations. The results verify the effectiveness of the proposed current-dependent model and corresponding controller for semi-active control of MRE base isolator incorporated smart structures.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.12
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pp.2046-2052
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2016
Ramp metering is one of the most efficient and widely used control methods for an intelligent transportation management system on a freeway. Its objective is to control and upgrade freeway traffic by regulating the number of vehicles entering the freeway entrance ramp, in such a way that not only the alleviation of the congestion but also the smoothing of the traffic flow around the desired density level can be achieved for the maintenance of the maximum mainline throughput. When the cycle of the signal detection is larger than that of the system process, the density tracking problem needs to be considered in the form of the discrete-time system. Therefore, a discrete-time sliding mode control method is proposed for the ramp metering problem in the presence of both input constraint in the on-ramp and exogenous disturbance in the off-ramp considering the random behavior of the driver. Simulations were performed using a validated second-order macroscopic traffic flow model in Matlab environment and the simulation results indicate that proposed control method can achieve better performance than previously well-known ALINEA strategy in the sense that mainstream flow throughput is maximized and congestion is alleviated even in the presence of input constraint and exogenous disturbance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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