A new design of the sliding mode control is proposed for the uncertain linear time-varying second order system. The proposed control drives system states to the target point in the minimum time with specified ranges of parametric uncertainties and disturbances. One of the advantages of the proposed control scheme is that the control inputs do not go beyond saturation limits of the actuators. The other advantage is that the minimum arrival time and the acceleration of the second order actuators system can be estimated with given parametric bounds and can be expressed in the closed from; conversely, the designer can select actuators based on the condition of the minimum arrival time to the target point. The superior performance of the proposed control scheme to other sliding mode controllers is validated by computer simulations.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.16
no.12
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pp.1197-1200
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2010
The problem of designing a nonlinear sliding surface for an uncertain system is considered. The proposed sliding surface comprises a linear time invariant term and an additional time varying nonlinear term. It is assumed that a linear sliding surface parameter matrix guaranteeing the asymptotic stability of the sliding mode dynamics is given. The linear sliding surface parameter matrix is used for the linear term of the proposed sliding surface. The additional nonlinear term is designed so that a Lyapunov function decreases more rapidly. By including the additional nonlinear term to the linear sliding surface parameter matrix we obtain a nonlinear sliding surface such that the speed of responses is improved. We also give a switching feedback control law inducing a stable sliding motion in finite time. Finally, we give an LMI-based design algorithm, together with a design example.
This article explores the speed regulation problem of permanent magnet synchronous motor (PMSM) systems subjected to unknown time-varying disturbances. A continuous sliding mode control (CSMC) technique is introduced for the speed loop to enhance the robustness of PMSM systems and eliminate the chattering phenomenon caused by high-frequency switch function in the conventional control law. However, the high control gain of the CSMC law in the presence of strong disturbances leads to large steady-state speed fluctuations for PMSM systems. In many application fields, PMSM systems are affected by time-varying disturbances instead of constant disturbances. For example, electric bicycles are usually affected by changing environmental disturbances, including wind speeds, road conditions, etc. These disturbances may be in the form of constant, ramp, and parabolic disturbances. Hence, a generalized proportional integral (GPI) observer is employed to estimate these types of disturbances. Then, the disturbance estimation method and the aforementioned CSMC method are combined to establish a composite sliding mode control method called the CSMC+GPI method for the speed loop of PMSM systems. Contrary to the conventional sliding mode control technique, the proposed method completely eliminates the chattering phenomenon caused by the switching function in the conventional control law. Moreover, a small control gain for the CSMC+GPI method is chosen by feed-forwarding estimated values to the speed controller. Hence, the steady-state speed fluctuations are small. The effectiveness of the proposed control scheme is verified by simulation and experimental result.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1994.10a
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pp.330-335
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1994
In this paper, adaprive control and sliding mode control are combined to implement the proposed adaptive sliding mode control(ASMC) algorithm which is new approach to the control of industrial robot manipulator with external disturbances and parameter uncertainties. Adaptive control algorithm is designed by using the principle of the model reference adaptive control method based upon the hyperstability theory. The contribution of this method is that the parameters of the sliding surface are replaced by time varying parameters whose are calculated by an adaptation algorithm, which forces the errors to follow the behavior of a reference error model. Simulation results show that the proposed method not only improves the performance of the system but also reduces the chattering problem of sliding mode control. Consequently, it is expected that the new adaptive sliding mode control algorithm will be suited for various practical applications.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.23
no.11
s.170
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pp.1982-1992
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1999
This paper presents a novel concept of cargo handling system adapted for a sea port subjected to severe time-varying tide. The proposed system can perform loading or unloading by using a sort of hydraulic elevator associated with real-time position control. In order to achieve a proof-of-concept, a small-sized laboratory model of the cargo handling system is designed and built. The model consists of three principal components container palette transfer (CPT) car, platform with lifting columns, and cargo ship. The platform activated by electro-rheological (ER) valve-cylinders is actively controlled to track the position of the cargo ship subjected to be varied due to the time-varying tide and wave motion. Following the derivation of the dynamic model for the platform and cargo ship motions, an appropriate control scheme is formulated and implemented. The location of the CPT car is sensed by a set of photoelectric switches and controlled via sequence controller. On the other hand, a sliding mode controller (SMC) is adopted as the position controller for the platform. Both simulated and measured control results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed cargo system.
A new approach of a time-varying switching hyperplane based on the theory of variable structure system (VSS) is proposed for the control of multivariable systems. While the conventional switching surface can net achieve the robust performance against parameter variations and disturbances before the sliding mode occurs, the proposed switching hyperplane, which is obtained from the eigen-structure assignment theory powerfully used in the linear multivariable systems, ensures the sliding mode from the initial state. And new continuous control input which guarantees the sliding mode is proposed. This new control input does not arise chattering problem which arises with the conventional control input of variable structure control systems. Through numerical examples, the expellant performances of the proposed controller are verified.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.11
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pp.1095-1099
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2004
In this paper, a novel sliding surface is proposed to guarantee that the sliding mode controller for a second order system produces a control signal whose magnitude is always within the bound of input saturation. The proposed sliding surface uses a time-varying function, and its time derivative works to make a control signal within the bounds of input saturation. Simulation results are presented to show the effectiveness of the proposed method.
This paper deals with the path following problem of car-like intelligent mobile robot. A robust sliding mode control law based on time-varying state feedback is performed via Lyapunov method for path tracking of nonholonomic mobile robot with uncertainties. At first, A sliding control law is designed by combing the natural algebraic structure of the chained form system with ideas from sliding mode theory. Then, a robust control law is proposed to impose robustness against bounded uncertainties in path tracking. The problem of estimating the asymptotic stability region and the sliding domain of uncertain sliding mode system with bounded control input is also discussed. The proposed sliding mode control law can ensure the global reaching condition of the uncertain control system.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.1
no.2
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pp.99-104
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1995
For the robust control, sliding mode control has gained a great attention. Sliding mode control has the good robustness, because it makes the state of system reach the origin of the state space, by a varying the structure of system on the sliding surface. The slope of sliding surface affects to the control performance. If it is small, robustness is increased at the expense of reaching time. On the contrary, if it is large, reaching time is decreased at the expense of robustness and overshoot. In this paper, to design the optimal sliding surface, optimal control theory is introduced. To confirm the validity of the proposed method, the position control of step motor is implemented.
This paper presents a methodology combining sliding mode control and fuzzy control to tune the boundary layer and input gain according to the system state. The equivalent control is designed such that the nominal system exhibits desirable dynamics, The robust control with fuzzy self-tuning is then developed to guarantee the reaching condition and reduce chattering phenomenon in the presence of parameter and disturbance uncertainties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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