In this paper, we propose a novel stability criterion and a guideline of controller design for switched linear systems. Unlike existing criterions such as Lie algebraic method and multiple Lyapunov functions method, the proposed criterion can be applied to each individual system without considering an overall system. By applying the proposed criterion to each individual system separately, a state feedback controller can be easily designed. Stability of the overall system is proved by developing a rule to determine non-increasing Lyapunov functions recursively at each switching instant. An illustrative example is given.
A general process of electronic assembly is composed of a series of geometric alignments and bonding/screwing processes. After assembly, the function is tested in a following process of inspection. However, assembly of micro-optic devices requires both processes to be performed in equipment. Coarse geometric alignment is made by using vision and optical function is improved by the following fine motion based on feedback of tunable laser interferometer. The general system is composed of a precision robot system for 3D assembly, a 3D vision guided system for geometric alignment and an optical feedback system with a tunable laser. In this study, we propose a new fast alignment algorithm of micro-optic devices for both of visual and optical alignments. The main goal is to find a fastest alignment process and algorithms with state-of-the-art technology. We propose a new approach with an optimal sequence of processes, a visual alignment algorithm and a search algorithm for an optimal optical alignment. A system is designed to show the effectiveness and efficiency of the proposed method.
This paper presents a novel power control strategy for PWM current-source rectifiers (CSRs) in the stationary frame based on the instantaneous power theory. In the proposed control strategy, a virtual resistance based on the capacitor voltage feedback is used to realize the active damping. In addition, the proportional resonant (PR) controller under the two-phase stationary coordinate is designed to track the ac reference current and to avoid the strong coupling brought about by the coordinate transformation. The limitations on improving steady-state performance of the PR controller is investigated and mitigated using a cascaded lead-lag compensator. In the z-domain, a straightforward procedure is developed to analyze and design the control-loop with the help of MATLAB/SISO software tools. In addition, robustness against parameter variations is analyzed. Finally, simulation and experimental results verify the proposed control scheme and design method.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.16
no.2
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pp.162-172
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2011
This paper proposes embedded System of two wheeled inverted pendulum robot designed by model based design method, using MATLAB/SIMULINK and LEGO NXT Mindstorms. At first, stability and performance of controller is verified through modeling and simulation. After that direct conversion from simulation model to C code is carried and effectiveness of controller is experimentally verified. Two wheeled inverted pendulum robot has basic function about autonomous balancing control using principle of inverted pedulum and it is also possible to arrive at destination. In this paper, state feedback controller designed by quadratic optimal control method is used. And quadratic optimal control uses state feedback control gain K to minimize performance index function J. Because it is easy to find gain, this control method can be used in the controller of two wheeled inverted pendulum robot. This proposed robot system is experimentally verified with following performances - balancing control, disturbance rejection, remote control, line following and obstacle avoidance.
In order to suppress the wind-induced vibrations of the Canton Tower, a pair of active mass driver (AMD) systems has been installed on the top of the main structure. The structural principal directions in which the bending modes of the structure are uncoupled are proposed and verified based on the orthogonal projection approach. For the vibration control design in the principal X direction, the simplified model of the structure is developed based on the finite element model and modified according to the field measurements under wind excitations. The AMD system driven by permanent magnet synchronous linear motors are adopted. The dynamical models of the AMD subsystems are determined according to the open-loop test results by using nonlinear least square fitting method. The continuous variable gain feedback (VGF) control strategy is adopted to make the AMD system adaptive to the variation in the intensity of wind excitations. Finally, the field tests of free vibration control are carried out. The field test results of AMD control show that the damping ratio of the first vibration mode increases up to 11 times of the original value without control.
Etedali, Sadegh;Tavakoli, Saeed;Sohrabi, Mohammad Reza
Earthquakes and Structures
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v.10
no.5
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pp.1067-1087
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2016
In this paper, a decoupled proportional-integral-derivative (PID) control approach for seismic control of smart structures is presented. First, the state space equation of a structure is transformed into modal coordinates and parameters of the modal PID control are separately designed in a reduced modal space. Then, the feedback gain matrix of the controller is obtained based on the contribution of modal responses to the structural responses. The performance of the controller is investigated to adjust control force of piezoelectric friction dampers (PFDs) in a benchmark base isolated building. In order to tune the modal feedback gain of the controller, a suitable trade-off among the conflicting objectives, i.e., the reduction of maximum modal base displacement and the maximum modal floor acceleration of the smart base isolated structure, as well as the maximum modal control force, is created using a multi-objective cuckoo search (MOCS) algorithm. In terms of reduction of maximum base displacement and story acceleration, numerical simulations show that the proposed method performs better than other reported controllers in the literature. Moreover, simulation results show that the PFDs are able to efficiently dissipate the input excitation energy and reduce the damage energy of the structure. Overall, the proposed control strategy provides a simple strategy to tune the control forces and reduces the number of sensors of the control system to the number of controlled stories.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.9
no.1
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pp.162-168
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2008
A design objective for variable stability flight control system is to develop a controller of in-flight simulation capability that forces the aircraft being flown to follow the dynamics of other aircraft. This paper presents a model-following variable stability control system (VSS) for in-flight simulation which consists of feedforward and feedback control laws, the aircraft dynamic model to be simulated, and switching and fader logics to reduce the transient effect between two aircraft dynamics. The separate design techniques for feedforward and feedback control law proposals are based on model matching and augmented linear quadratic (LQ) techniques. The system allows pilots to select and engage VSS mode, and when deselected, the aircraft reverts to the baseline flight control system. Both the baseline flight control laws and VSS control laws are computed continuously during flight. Initialization of the state values are necessary to prevent instability, since VSS control laws have integrators and filters in longitudinal, and lateral/directional axes. This paper demonstrates and validates the effectiveness and quality of VSS with F-16 models embedded in T-50 in-flight simulation aircraft.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.52
no.5
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pp.230-237
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2003
Current mode control has been used for DC to DC converters for over twenty years. There are many different control schemes which use the inductor current signal in one way or another to control the DC to DC converter. In this paper, the state space averaging technique is applied for the analysis of flyback type current mode control circuit. We made real converter for the guarantee of stable output characteristic and proper design of feedback circuit. The validity of proposed method is verified from test result. The improvement of stability is confirmed by sinusoidal signal injection method with isolated transformer. It is known that phase margin is sufficient and gain crossover frequency fc is early 1/5 of switching frequency, fs, from the experimental result with frequency response analyzer.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.52
no.6
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pp.323-332
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2003
This paper proposes a variable structure position controller for an induction motor(IM) which uses a reaching law and an integral compensating nonlinear switching function. With the integral compensating nonlinear switching function, both very low overshoot and high steady state control accuracy can be obtained by compensating the states chattering problem due to the unmodelled dynamics of inverter and feedback sensors. With the reaching law, reaching mode can be established quantitatively during transient state so that dynamic control performance is improved. For experiment a digital servo driver which consists of a DSP and an IPM inverter was developed. With the various experimental results, IM position control performance was verified.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.7
no.4
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pp.130-135
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1998
This paper deals with a position control problem of a hydraulic proportional position control system using a friction compensation control. There are many nonlinearities in hydraulic systems. With only proportional controller, response is slow and steady-state error cannot be compensated properly. Controller designed in this paper achieves fast transient response through the velocity and acceleration feedback and good steady-state response through the friction compensator. A/D and D/A board is employed for data acquisition and manipulation. The experimental results are compared with computer simulation results using Matlab.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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