Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Design of a multivariable neural controller for control of a nonlinear MIMO plant

Bańka S., Dworak P., Jaroszewski K.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2014

|

Vol. 24, no. 2

357--369

EN

The paper presents the training problem of a set of neural nets to obtain a (gain-scheduling, adaptive) multivariable neural controller for control of a nonlinear MIMO dynamic process represented by a mathematical model of Low-Frequency (LF) motions of a drillship over the drilling point at the sea bottom. The designed neural controller contains a set of neural nets that determine values of its parameters chosen on the basis of two measured auxiliary signals. These are the ship’s current forward speed measured with respect to water and the systematically calculated difference between the course angle and the sea current (yaw angle). Four different methods for synthesis of multivariable modal controllers are used to obtain source data for training the neural controller with parameters reproduced by neural networks. Neural networks are designed on the basis of 3650 modal controllers obtained with the use of the pole placement technique after having linearized the model of LF motions made by the vessel at its nominal operating points in steady states that are dependent on the specified yaw angle and the sea current velocity. The final part of the paper includes simulation results of system operation with a neural controller along with conclusions and final remarks.

2

Linear adaptive structure for control of a nonlinear MIMO dynamic plant

Bańka S., Dworak P., Jaroszewski K.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2013

|

Vol. 23, no. 1

47--63

EN

In the paper an adaptive linear control system structure with modal controllers for a MIMO nonlinear dynamic process is presented and various methods for synthesis of those controllers are analyzed. The problems under study are exemplified by the synthesis of a position and yaw angle control system for a drillship described by a 3DOF nonlinear mathematical model of low-frequency motions made by the drillship over the drilling point. In the proposed control system, use is made of a set of (stable) linear modal controllers that create a linear adaptive controller with variable parameters tuned appropriately to operation conditions chosen on the basis of two measured auxiliary signals. These are the ship’s current forward speed measured in reference to the water and the systematically calculated difference between the course angle and the sea current (yaw angle). The system synthesis is carried out by means of four different methods for system pole placement after having linearized the model of low-frequency motions made by the vessel at its nominal “operating points” in steady states that are dependent on the specified yaw angle and the sea current velocity. The final part of the paper includes simulation results of system operation with an adaptive controller of (stepwise) varying parameters along with conclusions and final remarks.

3

Multi-channel virtual-microphone feedback minimum-variance active noise control system

Pawełczyk M.

Mechanics / AGH University of Science and Technology

|

2009

|

Vol. 28, no. 1

12-17

PL

Klasyczne układy aktywnej redukcji hałasu projektowane są w celu minimalizacji według określonego kryterium sygnału mierzonego przez mikrofon dostarczający informacji o efektach interferencji hałasu i generowanego dźwięku wtórnego. Jednak dźwięk wtórny propaguje również w inne miejsca w przestrzeni (np. do uszu użytkownika), gdzie interferuje z obecnym tam hałasem, co może skutkować wzmocnieniem dźwięku w tamtych miejscach. W przypadku wielu aplikacji umieszczenie w nich mikrofonów nie jest możliwe. Wówczas należy zaprojektować dedykowany układ sterowania, którego celem jest redukcja dźwięku w zadanym położeniu, podczas gdy pomiar przeprowadzany jest w innym miejscu. W tym celu można wykorzystać ideę tzw. mikrofonów wirtualnych. Zastosowanie jednej pary mikrofon-głośnik często nie wystarcza do otrzymania zadowalających efektów redukcji hałasu, np. wygenerowania strefy ciszy odpowiednich rozmiarów. Ponadto, obecność przeszkód na drodze dźwięku wtórnego może uniemożliwiać właściwe działanie układu. Ma to np. miejsce w aktywnym zagłówku fotela, dla którego głowa użytkownika stanowi przeszkodę dla propagacji dźwięku do obydwu uszu. Wówczas niezbędne jest zastosowanie większej liczby mikrofonów i głośników. W ogólnym przypadku należy uwzględnić wzajemne interakcje poszczególnych torów i traktować układ, jako wielowymiarowy. W poprzednich pracach autora zaprojektowano szereg adaptacyjnych algorytmów sterowania z mikrofonami wirtualnymi. W niniejszej publikacji prezentowany jest wielokanałowy układ regulacji z mikrofonami wirtualnymi, o stałych parametrach, redukujący poziom ciśnienia akustycznego dźwięku w zadanych położeniach. Uwzględnia on nieminimalnofazowość kanałów obiektu. Rozpatrzony jest przypadek większej liczby wejść niż wyjść układu, jak również przypadek odwrotny. Przy projekcie posłużono się metodami faktoryzacji. Zaproponowany układ zweryfikowany jest w kontekście redukcji hałasu w aktywnym ochronniku słuchu.

EN

Classical active noise control systems are designed to minimise, in a sense, the residual signal at the microphone providing information about acoustic noise and secondary sound interference. The secondary sound operates at the same time on the acoustic noise at other positions including user ears. In the worst case this can result in sound reinforcement at those positions. In many applications placing another microphone directly at the ears is not accepted. It is then justified to make efforts to design a dedicated system. The purpose is to minimise the mean-square value of the noise at the desired location while performing measurements of sound interference results at another location. This can be done by employing the general idea of Vrtual-Microphone Control systems. However, for many active noise control applications the use of a single pair of microphone and loudspeaker does not suffice to obtain satisfactory performance, i.e. generate a zone of quiet of acceptable dimensions. Moreover, for some applications, presence of an obstacle, e.g. the head in an active headrest system, constitutes a barrier for the zone of quiet at one side to propagate to the other side. Therefore, more microphones and loudspeakers are often necessary. In the most general case a coupling between subsequent pairs should be taken into account resulting in a multi-channel system. In previous papers of the author adaptive systems have been designed and analysed. In this paper a fixed parameter multi-channel Virtual-Microphone Control system, optimal in the mean- square sense, is designed. It includes non-minimum phase property of the system channels. Both the case of more inputs than outputs as well as the case of more outputs than inputs are considered. Factorization techniques have been used for the design. The system is verified by successfully controlling noise for the active headrest system.