Ograniczanie wyników
Czasopisma help
Autorzy help
Lata help
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 35

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  sterowanie nieliniowe
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
EN
Model predictive control (MPC) algorithms are widely used in practical applications. They are usually formulated as optimization problems. If a model used for prediction is linear (or linearized on-line), then the optimization problem is a standard, i.e., quadratic, one. Otherwise, it is a nonlinear, in general, nonconvex optimization problem. In the latter case, numerical problems may occur during solving this problem, and the time needed to calculate control signals cannot be determined. Therefore, approaches based on linear or linearized models are preferred in practical applications. A novel, fuzzy, numerically efficient MPC algorithm is proposed in the paper. It can offer better performance than the algorithms based on linear models, and very close to that of the algorithms based on nonlinear optimization. Its main advantage is the short time needed to calculate the control value at each sampling instant compared with optimization-based numerical algorithms; it is a combination of analytical and numerical versions of MPC algorithms. The efficiency of the proposed approach is demonstrated using control systems of two nonlinear control plants: the first one is a chemical CSTR reactor with a van de Vusse reaction, and the second one is a pH reactor.
2
Content available remote Adaptive control of two-mass drive system with nonlinear stiffness
EN
The paper describes a nonlinear controller design technique for a servo drive in the presence of nonlinear friction together with a flexible shaft connecting the motor and the load. The shaft is characterized by the nonlinear stiffness curve. Two different type of the nonlinear stiffness curve are considered. The proposed controller is based on adaptive backstepping, modified by the use of command filtering. The proposed approach allows to accomplish the rigorous proof of the closed-loop system stability. Several experiments prove the control effectiveness.
PL
Opisano problem sterowania prędkością układu napędowego z nieliniowym tarciem, połączeniem sprężystym i nieznanymi parametrami. Elastyczne połączenie jest opisane przy pomocy nieliniowej funkcji sztywności. Rozważane są dwa typy nieliniowej funkcji sztywności: wypukła i wklęsła. Układy regulacji są projektowane przy pomocy metod „adaptive backstepping” z filtracją wartości zadanych. Opisano szereg eksperymentów, które ilustrują charakterystyczne właściwości układu regulacji.
EN
The main objective of this paper is to present the performance analysis of the oriented flux control of an induction motor associated with a matrix converter. A polynomial technique of RST type is used for speed control. As for the control of internal current loops, the technique used is based on the nonlinear approach. Overall, the proposed feedback law is asymptotically stable, which is shown in the context of the Lyapunov theory. The design of the control laws by the backstepping technique has been detailed while taking account of the non-linearities in the design phase of the control system. The objective is to obtain a good transient response and a good capacity of rejection of charge disturbance. The induction motor incorporating the proposed control techniques (RST-Backstepping) has been successfully implemented in numerical simulation using Matlab/Simulink under different operating conditions where the static and dynamic responses of the system are evaluated. It can be seen that the proposed control technique provides good speed monitoring performance. For internal loops, overall stability is ensured and the proposed approach presents good robustness to the uncertainties of the system parameters.
PL
W artykule zaprezentowano analizę właściwości sterowania silnikiem indukcyjnym za pośrednictwem przetwornika macierzowego. Zastosowano wielomianową technikę RST do sterowania prędkością. Do sterowania pętlą prądową zastosowano metodę nieliniową. Zaproponowane sprzężenie zwrotne jest asymtotycznie stabilne w konteksście teorii Lapunova. Numeryczne symulacje wykazały skuteczność zaproponowanej metody.
EN
The power system stabilizer (PSS) is used to generate supplementary control signals for the excitation system in order to dampen low frequency oscillations. This paper presents an approach to designing a hybrid power system stabilizer (HPSS), which is a parallel combination of a conventional PSS and a nonlinear control system, to enhance transient stability for multimachine power systems. The effectiveness and applicability of the proposed approach are examined using a standard multimachine power system. The nonlinear system simulation results show that the HPSS is more effective than the conventional PSS in damping oscillations.
EN
Designing variable structure control with sliding mode (VSC-SM) control schemes needs a switching function or a sliding surface which guarantees the global stability of the closed-loop system. Despite the fact that a wide range of design approaches has been proposed for solving this mathematical problem, the number of proposed methodologies for nonlinear systems is not very extensive, especially for discrete time nonlinear MIMO systems, and most of them require some coordinate system transformation. Therefore, it is not an easy task to find a design scheme that can be applied to discrete time nonlinear MIMO systems. The proposed methodology introduces a mathematical tool: a switching surface equation for a class of MIMO nonlinear systems through an explicit equation without any coordinate transformation. This equation makes use of an implicit linearizing process via the Taylor expansion that allows the use of linear procedures for the design of switching surfaces and the forward Euler method to obtain a discrete time dynamics representation. An illustrative example is included to show the advantages of the proposed design methodology.
PL
W pracy przedstawiono projekt układu regulacji poziomu wody w zespole zbiorników o swobodnym wypływie, który w swej strukturze wykorzystuje nieliniowe modele obiektu: neuronowy i model niskiego rzędu uwzględniający zależność stałych czasowych od wartości wielkości regulowanej. Tak przyjęta struktura pozwala realizować sterowanie w układzie otwartym z możliwością korekty wartości zadanej przy wystąpieniu zakłóceń na wejściu lub wyjściu obiektu.
EN
The paper presents the concept of a nonlinear control system, which is the liquid level control system of two tanks It is based on the use in controller structure a non-linear models of the plant: neural and low-order model takes into account the dependence of the time constants and steady state gain of the controlled variable. So adopted structure allows to perform the control in an open-loop system with the possibility of setpoint correction under the influence of disturbances on the input or output of the plant.
7
Content available remote Adaptive motion control with state constraints using barrier Lyapunov functions
EN
A servo control with unknown system parameters and the constraints imposed on the maximal position and velocity is considered. The barrier Lyapunov functions approach is applied to assure the preservation of bounds in any conditions. The system performance is compared for three cases of the controller design: based on quadratic Lyapunov functions, based on barrier Lyapunov functions if only position constraints are imposed and based on barrier Lyapunov functions if both position and velocity bounds are present. The tuning rules are discussed and several numerical experiments demonstrating features of the proposed control and the influence of the parameters are presented.
PL
Opisano problem sterowania napędowym układem nadążnym z nieznanymi parametrami i ograniczeniami nałożonymi na maksymalne wartości położenia i prędkości. Porównano właściwości trzech układów regulacji: ze sterowaniem zaprojektowanym na podstawie kwadratowych funkcji Lapunowa, ze sterowaniem zaprojektowanym na podstawie barierowych funkcji Lapunowa i ograniczeniem na położenie, oraz ze sterowaniem zaprojektowanym na podstawie barierowych funkcji Lapunowa przy ograniczeniach na położenie i prędkość. Opisano szereg eksperymentów, które ilustrują charakterystyczne właściwości układu regulacji i dostarczają wniosków co do wyboru parametrów algorytmu sterowania.
8
Content available remote Design and testing of two-wheeled robot with chaotic pendulum
EN
This paper deals with a theoretical modeling of equations of motion, simulation motion of and control both in virtual environments and in real-world conditions of a balancing two-wheeled robot with a double pendulum. By taking into consideration a motion of a double pendulum one needs to consider chaotic behavior of the whole system resulted by this pendulum, which is a significant difficulty in development of control algorithms. The main goal of the presented study is to reach dynamic balancing of a two-wheeled robot with a double pendulum under the certain scenarios of equilibrium disturbance. In order to apply appropriate control algorithms the following steps were assumed during the development of a robot: theoretical modelling of a motion of the composite system of inverted and double pendulums, stability analysis, simulation of various scenarios in virtual environments using the developed control algorithms, and construction of a physical model of a robot and verification of control algorithms. Both simulation and experimental studies demonstrated the successful balancing performance.
PL
Artykuł dotyczy teoretycznego modelowania równań ruchu, symulacji ruchu i sterowania balansującego robota dwukołowego z podwójnym wahadłem zarówno w środowiskach wirtualnych, jak i w warunkach rzeczywistych. Biorąc pod uwagę ruch podwójnego wahadła, należy uwzględnić chaotyczny sposób działania całego układu spowodowany ruchem tego wahadła, co stanowi istotną trudność przy opracowywaniu algorytmów sterowania. Głównym celem prezentowanej pracy jest uzyskanie stanu stabilności dynamicznej robota dwukołowego z podwójnym wahadłem według poszczególnych scenariuszy zaburzenia jego równowagi. W celu zastosowania odpowiednich algorytmów sterowania następujące etapy zostały założone podczas opracowania robota: teoretyczne modelowanie ruchu układu złożonego z odwróconego i podwójnego wahadeł, analiza stabilności, symulacja różnych scenariuszy w środowiskach wirtualnych z zastosowaniem opracowanych algorytmów sterowania oraz opracowanie modelu fizycznego robota i weryfikacja algorytmów sterowania. Zarówno prace symulacyjne, jak i eksperymentalne wykazały zdolność do utrzymania równowagi.
PL
W artykule przedstawiono działanie nieliniowego algorytmu sterowania backstepping użytego do stabilizacji wahadła odwróconego IWP (Inertia Wheel Pendulum). Analizowanym obiektem jest konstrukcja umocowana na dwóch kołach i posiadająca silnik napędzający koło zamachowe. To czyni z niej nieliniowy układ o dwóch stopniach swobody (kąt odchylenia od pionu i kąt obrotu koła) i jednym wymuszeniu (moment siły na wale silnika). Jako punkt pracy obrano niestabilną pozycję pionową. W oparciu o teorię stabilności Lapunowa, analitycznie wyznaczono prawo sterowania. Dla porównania wyznaczono również sterowanie liniowo-kwadratowe LQR (Linear Quadratic Regulator). Wykonano testy symulacyjne obu algorytmów wykazując, że w wielu sytuacjach sterowanie backstepping pozwala uzyskać lepsze rezultaty niż sterowanie LQR.
EN
This article describes the non-linear backstepping control algorithm used to stabilize the inverted pendulum IWP (Inertia Wheel Pendulum). The analysed object is a construction mounted on two wheels with an electric motor accelerating the flywheel. This is the non-linear system with two degrees of freedom (the angle of inclination and rotation of the wheel) and one actuator (torque on the motor shaft). The vertical position is the unstable operating point. The Lyapunov stability theory allowed to formulate the control law analyticity. The result is compared with the linear-quadratic control LQR (Linear Quadratic Regulator). The simulation tests showed differences of both algorithms and benefits of using backstepping.
EN
In this paper, we propose a control Lyapunov function based on a nonlinear controller for a turbocharged diesel engine. A model-based approach is used which predicts the experimentally observed engine performance for a biodiesel. The basic idea is to develop an inverse optimal control and to employ a Lyapunov function in order to achieve good performances. The obtained controller gain guarantees the global convergence of the system and regulates the flows for the variable geometry turbocharger as well as exhaust gas recirculation systems in order to minimize the NOx emission and the smoke of a biodiesel engine. Simulation of the control performances based on professional software and experimental results show the effectiveness of this approach.
PL
W artykule przedstawiono rezultaty działania sterowania liniowo-kwadratowego LQR (ang. Linear Quadratic Regulator) i nieliniowego backstepping na realnym obiekcie. Obiektem sterowania jest wahadło odwrócone z napędem inercyjnym (IWP - ang. Inertia Wheel Pendulum). Posiada ono dwa stopnie swobody: kąt odchylenia od pionu oraz kąt obrotu koła zamachowego. Wirującą masę napędza wysokomomentowy silnik umieszczony wewnątrz konstrukcji. Obiekt posiada mniej wymuszeń (jedno) niż stopni swobody (dwa) i dlatego nazywany jest underactuated. Celem układu regulacji jest utrzymywanie urządzenia w pozycji pionowej stanowiącej punkt równowagi. Zastosowano sterowanie nieliniowe backstepping. Kąt obrotu koła zamachowego mierzony jest przez enkoder inkrementalny. Do pomiaru poziomu odchylenia od pionu zastosowano jednostkę IMU (ang. Inertial Measurement Unit) zawierającą akcelerometr i żyroskop. Chcąc stworzyć efektywnie działającą fuzję sensoryczną, zastosowano filtrację Kalmana. Dzięki temu możliwe jest ustalenie odpowiedniego stopnia zaufania odpowiednim potokom pomiarowym i odfiltrowanie szkodliwych zakłóceń. Wykonano testy na obiekcie rzeczywistym i udowodniono poprawność działania zastosowanych algorytmów.
EN
This paper presents the results and comparison of linear quadratic control LQR and nonlinear backstepping on a real device. This device is the inverted pendulum driven by an accelerating inertia – inertia wheel pendulum. It has two degrees of freedom: the angle of inclination and the angle of rotation of the flywheel and one actuator – a high torque DC electric engine. Thus it is called underactuated. The purpose of the control system is to maintain the device in a vertical position which is the unstable equilibrium point. The angle of rotation of the flywheel is measured by an incremental encoder. To measure the angle from the vertical position, there was used the IMU (Inertial Measurement Unit) containing an accelerometer and a gyroscope. In order to create an effectively functioning sensory fusion, Kalman filtering was used. This made it possible to determine the appropriate level of trust for sensors and to filter out harmful noise. The correct effect of the used algorithms is presented.
EN
This paper deals with two important practical problems in motion control of robot manipulators: the measurement of joint velocities, which often results in noisy signals, and the uncertainty of parameters of the dynamic model. Adaptive output feedback controllers have been proposed in the literature in order to deal with these problems. In this paper, we prove for the first time that Uniform Global Asymptotic Stability (UGAS) can be obtained from an adaptive output feedback tracking controller, if the reference trajectory is selected in such a way that the regression matrix is persistently exciting. The new scheme has been experimentally implemented with the aim of confirming the theoretical results.
EN
Over the last decade, the model-based position controllers have been investigated in an effort to extend the applicability of the active magnetic bearing (AMB) technology in rotating machinery. This work proposes a very efficient solution to improve the performance of the classical centralized model-based position controller. The article discusses the linear and nonlinear AMB controllers for rigid and flexible rotor models with position and current feedback signals.
PL
Na przesterzeni ostatniego dziesięciolecia prowadzono badania centralnego sterowania układu zawieszenia magnetycznego w celu zwiększenia zastosowań w aplikacjach maszyn wirujących. Praca ta proponuje skuteczne rozwiązanie, które poprawia sprawność klasycznego centralnego sterownika położenia bazującego na modelu zmiennych stanu. W artykule przedstawione są sterowniki liniowe i nieliniowe dla sztywnego i elastycznego wału oparte na pomiarach położenia i prądu.
EN
The article discusses the problem of designing a proper and efficient adaptive course-keeping control system for a seagoing ship based on the adaptive backstepping method. The proposed controller in the design stage takes into account the dynamic properties of the steering gear and the full nonlinear static maneuvering characteristic. The adjustable parameters of the achieved nonlinear control structure were tuned up by using the genetic algorithm in order to optimize the system performance. A realistic full-scale simulation model of the B-481 type vessel including wave and wind effects was applied to simulate the control algorithm by using time domain analysis.
15
Content available remote Sterowanie dwukołowym robotem mobilnym – symulacje i badania
PL
Artykuł opisuje wyniki symulacyjne i eksperymentalne algorytmów sterowania robotem mobilnym mogącym poruszać się na dwóch tylnych kołach. Badania symulacyjne przedstawiają analizę dwóch algorytmów adaptacyjnych z uwzględnieniem układów czujnikowych. Część eksperymentalna przedstawia wyniki otrzymane z rzeczywistego robota mobilnego. Algorytm sterowania został zaimplementowany na procesorze DSP, który steruje całym urządzeniem. Artykuł opisuje także układ czujnikowy robota, który jest jednym z najważniejszych podsystemów robota i ma znaczący wpływ na działanie algorytmów.
EN
Control algorithms for two wheeled mobile robot are considered. First, a sensor arrangement which estimates the system’s state is described. Two adaptive control algorithms are proposed for the stabilization of the mobile robot. Simulation results prove that a proposed algorithms work properly. A state space controller based on LQR method is implemented on a DSP development board. Experimental results show a proper work of the mobile robot.
16
Content available remote Supervisory predictive control and on-line set-point optimization
EN
The subject of this paper is to discuss selected effective known and novel structures for advanced process control and optimization. The role and techniques of model-based predictive control (MPC) in a supervisory (advanced) control layer are first shortly discussed. The emphasis is put on algorithm efficiency for nonlinear processes and on treating uncertainty in process models, with two solutions presented: the structure of nonlinear prediction and successive linearizations for nonlinear control, and a novel algorithm based on fast model selection to cope with process uncertainty. Issues of cooperation between MPC algorithms and on-line steady-state set-point optimization are next discussed, including integrated approaches. Finally, a recently developed two-purpose supervisory predictive set-point optimizer is discussed, designed to perform simultaneously two goals: economic optimization and constraints handling for the underlying unconstrained direct controllers.
17
Content available remote Nonlinear controller design of a ship autopilot
EN
The main goal here is to design a proper and efficient controller for a ship autopilot based on the sliding mode control method. A hydrodynamic numerical model of CyberShip II including wave effects is applied to simulate the ship autopilot system by using time domain analysis. To compare the results similar research was conducted with the PD controller, which was adapted to the autopilot system. The differences in simulation results between two controllers are analyzed by a cost function composed of a heading angle error and rudder deflection either in calm water or in waves. Simulation results show the effectiveness of the method in the presence of nonlinearities and disturbances, and high performance of the proposed controller.
18
Content available remote Speed observers based on extended models of induction motor
EN
A new structure of the speed observer is proposed based on extended model of the induction machine with gain coefficients depending on stator frequency. The new structure was derived from the previous one by analysis of dependencies appearing in differential equations. Explanation of observer stability is presented and sensitivity to estimation of machine parameters are analyzed. Properties of the proposed observer are presented using simulations of full control system.
PL
Zaproponowano nową strukturę obserwatora prędkości opartą na rozszerzonym modelu maszyny indukcyjnej ze współczynnikami zależącymi od częstotliwości strumienia stojana. Nowa struktura została określona na podstawie poprzedniej na drodze analizy zależności występujących w równaniach różniczkowych. Zaprezentowano wyjaśnienie stabilności obserwatora oraz przeanalizowano wrażliwość na estymację parametrów maszyny. Właściwości zaproponowanego obserwatora przedstawiono za pomocą symulacji pełnego układu regulacji.
EN
The following article deals with the subject of control of the hydraulic cylinders motion synchronization. The subject of the paper is the analysis of throttling-controlled motion synchronization system in the range of potential control algorithms. The main aim was to elaboration and research of the control system of n (where n >= 2) hydraulic valves with a view to ensuring the highest possible efficiency of cylinders motion synchronization. The elaborated control system enables effective motion synchronization of n hydraulic cylinders with a view to ensuring a system stability. In the suggested control system controllers designed on the basis of the direct Lapunov's method were used. The number of control systems is equal to the number of the synchronized cylinders.
PL
W artykule podjęto problematykę sterowania synchronizacją ruchu siłowników hydraulicznych. Przedmiotem artykułu jest analiza sterowanego dławieniowo układu synchronizacji ruchu w zakresie możliwości zastosowania potencjalnych algorytmów sterowania. Głównym celem było opracowanie i zbadanie układu sterowania n (dla n >=2) hydraulicznymi zaworami, zapewniającego możliwie wysoką efektywność synchronizacji ruchu siłowników. Przedstawiony układ sterowania umożliwia skuteczną synchronizację ruchu n siłowników hydraulicznych wraz z zapewnieniem stabilności układu. W proponowanym układzie sterowania zastosowano nieliniowe regulatory zaprojektowane z wykorzystaniem bezpośredniej metody Lapunowa. Liczba układów regulacji równa jest liczbie synchronizowanych siłowników.
20
Content available remote Nonlinear stabilizing control of an uncertain bioprocess model
EN
In this paper we consider a nonlinear model of a biological wastewater treatment process, based on two microbial populations and two substrates. The model, described by a four-dimensional dynamic system, is known to be practically verified and reliable. First we study the equilibrium points of the open-loop system, their stability and local bifurcations with respect to the control variable. Further we propose a feedback control law for asymptotic stabilization of the closed-loop system towards a previously chosen operating point. A numerical extremum seeking algorithm is designed to stabilize the dynamics towards the maximum methane output flow rate in the presence of coefficient uncertainties. Computer simulations in Maple are reported to illustrate the theoretical results.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.