Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.5
no.4
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pp.379-384
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1999
In this paper, we present a new time-varying sliding surface to achieve fast and robust tracking of higher-order uncertain systems. The surface passes through an initial error, and afterwards, it moves towards a predetermined target surface by means of a variable named by sliding surface gain and its intercept. Specifically, the sliding surface gain is determined so that its initial value can minimize a shifting distance of the surface and that the system roots in sliding mode can follow certain stable trajectories. The designed sliding mode control forces the system errors to stay always on the proposed surface from the beginning. By this means, the system remains insensitive to system uncertainties and disturbances for the whole time. To illustrate the effectiveness of the proposed method, the comparative study with conventional time-invariant sliding mode control is performed.
Evolution Strategy is used as an effective search algorithm in optimization problems and Sliding Mode Control is well known as a robust control algorithm. In this paper, we propose a Sliding Mode Control Method for robot manipulator using Evolution Strategy. Evolution Strategy is used to estimate Sliding Mode Control Parameters such as sliding surface gradient, continuous function boundary layer, unknown plant parameters and switching gain. Experimental results show the proposed control scheme has accurate and robust performances with effective search ability.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.12
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pp.1759-1771
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2017
In this paper, an improved continuous integral variable structure systems(ICIVSS) with the prescribed control performance is designed for simple regulation controls of uncertain general linear systems. An integral sliding surface with an integral state having a special initial condition is adopted for removing the reaching phase and predetermining the ideal sliding trajectory from a given initial state to the origin in the state space. The ideal sliding dynamics of the integral sliding surface is analytically obtained and the solution of the ideal sliding dynamics can predetermine the ideal sliding trajectory(integral sliding surface) from the given initial state to the origin. Provided that the value of the integral sliding surface is bounded by certain value by means of the continuous input, the norm of the state error to the ideal sliding trajectory is analyzed and obtained in Theorem 1. A corresponding discontinuous control input with the exponential stability is proposed to generate the perfect sliding mode on the every point of the pre-selected sliding surface. For practical applications, the discontinuity of the VSS control input is approximated to be continuous based on the proposed modified fixed boundary layer method. The bounded stability by the continuous input is investigated in Theorem 3. With combining the results of Theorem 1 and Theorem 3, as the prescribed control performance, the pre specification on the error to the ideal sliding trajectory is possible by means of the boundary layer continuous input with the integral sliding surface. The suggested algorithm with the continuous input can provide the effective method to increase the control accuracy within the boundary layer by means of the increase of the $G_1$ gain. Through an illustrative design example and simulation study, the usefulness of the main results is verified.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2001.10a
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pp.164-168
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2001
In this paper, we introduce a new sliding surface adaptable to arbitrary initial conditions. The surface is initially designed to pass given intial errors and subsequently moves towards a predetermined surface via rotating or/and shifting. We call it as a moving sliding surface (MSS) comparing with the conventional ones, for instances, employed by Slotine and Sastry. Using the MSS, it is shown that the tracking is much faster than conventional one without increasing the magnitude of discontinuous control gain. To demonstrate some advantages of the proposed method, we apply the MSS to the path tracking control of a two-degree-of-freedom robotic manipulator subjected to external disturbances.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.16
no.6
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pp.307-312
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2021
This paper proposes an adaptive time-delayed control approach with the integral sliding-mode surface for the fast convergence rate of robot manipulators. Adaptive switching gain aims to guarantee the system stability in such a way as to suppress time-delayed estimation error in the proposed control approach. Moreover, it makes an effort to increase the convergence ability in reaching the phase. An integral sliding-mode surface is employed to achieve a fast convergence rate in the sliding phase. The stability of the proposed one is proved to be asymptotically stable in the Lyapunov stability. The efficiency of the proposed control approach is illustrated with a tutorial example in robot manipulator, which is compared to that of the existing control approach.
Jung, Jin-Woo;Leu, Viet Quoc;Dang, Dong Quang;Choi, Han Ho;Kim, Tae Heoung
Journal of Power Electronics
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v.14
no.5
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pp.980-988
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2014
This paper proposes an online gain tuning algorithm for a robust sliding mode speed controller of surface-mounted permanent magnet synchronous motor (SPMSM) drives. The proposed controller is constructed by a fuzzy neural network control (FNNC) term and a sliding mode control (SMC) term. Based on a fuzzy neural network, the first term is designed to approximate the nonlinear factors while the second term is used to stabilize the system dynamics by employing an online tuning rule. Therefore, unlike conventional speed controllers, the proposed control scheme does not require any knowledge of the system parameters. As a result, it is very robust to system parameter variations. The stability evaluation of the proposed control system is fully described based on the Lyapunov theory and related lemmas. For comparison purposes, a conventional sliding mode control (SMC) scheme is also tested under the same conditions as the proposed control method. It can be seen from the experimental results that the proposed SMC scheme exhibits better control performance (i.e., faster and more robust dynamic behavior, and a smaller steady-state error) than the conventional SMC method.
Sliding mode design and analysis for nonlinear system was carried out. A designer will determine the parameters to know about the performance and robustness of the system dynamics. To investigate the characteristics of sliding mode control, an inverted pendulum model is applied by the sliding mode control and the state concerned is output. Comparison is made by evaluating different initial conditions, sliding numerical components for sliding surface, and input gain, the dynamic of output will be investigated to conclude the generality. Control approaches have their limitations and sliding mode control is no exception. The chattering problem is its main negative effect to overcome. This effect is displayed and in this project chattering problem is suppressed by a modified discontinuous controller.
This paper considers a method to design sliding mode observers for a class of uncertain systems using Linear Matrix Inequalities(LMI). In an LMI-based sliding mode observer design method for a class of uncertain systems the switching surface is set to be the difference between the observer and system output. In terms of LMIs, a necessary and sufficient condition is derived for the existence of a sliding-mode observer guaranteeing a stable sliding motion on the switching surface. The gain matrices of the sliding-mode observer are characterized using the solution of the LMI existence condition. The results are illustrated by an example.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.8
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pp.1592-1594
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2009
This paper presents an LMI-based method to design a reduced order output feedback sliding mode controller for a class of uncertain systems. Using LMIs we derive an existence condition of a reduced order sliding mode control law. And we give explicit formulas of the gain matrices. Finally, we give a numerical design example, together with a design algorithm.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.11
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pp.3560-3572
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1996
This paper presents a new discrete-time fuzzy-sliding mode controller for robust vibration control of a smart structure featuring a piezofilm actuator. A governong equation of motion for the smart beam structure is derived and discrete-time codel with mismatched uncertainties such as parameter variations is constructed ina state space. A discrete-time sliding mode control system consisting of an equivalent controller and a discontinuous controller is formulated. In the design of the equivalent part, so called an equivalent controller separation method is adopted to achieve vzster convergence to a sliding surface without extension of a sliding region, in which the system robustness maynot be guaranteed. On the other hand, the discontinuous part is constructed on the basis of both the sliding and the convergence conditions using a time-varying feedback gain. The sliding moide controller is then incorporated with a fuzzy technique to appropriately determine principal control parameters such as a discountinuous feedback gain. Experimental implementation on the forced and random vibraiton controls is undertaken in order to demonstrate superior control performance of the proposed controller.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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