DOI QR코드

DOI QR Code

Intelligent Digital Redesign for Dynamical Systems with Uncertainties

불확실성을 갖는 동적 시스템에 대한 지능형 디지털 재설계

  • 조광래 (군산대학교 전자정보공학부) ;
  • 주영훈 (군산대학교 전자정보공학부) ;
  • 박진배 (연세대학교 전기전자공학과)
  • Published : 2003.12.01

Abstract

In this paper, we propose a systematic method for intelligent digital redesign of a fuzzy-model-based controller for continuous-time nonlinear dynamical systems which may also contain uncertainties. The continuous-time uncertain TS fuzzy model is first constructed to represent the uncertain nonlinear systems. An extended parallel distributed compensation(EPDC) technique is then used to design a fuzzy-model-based controller for both stabilization and tracking. The designed continuous-time controller is then converted to an equivalent discrete-time controller by using an integrated intelligent digital redesign method. This new design technique provides a systematic and effective framework for integration of the fuzzy-model-based control theory and the advanced digital redesign technique for nonlinear dynamical systems with uncertainties. Finally, The single link flexible-joint robot arm is used as an illustrative example to show the effectiveness and the feasibility of the developed design method.

본 논문에서는 불확실성을 포함한 연속시간 비선형 동적 시스템에 대한 퍼지 모델 기반 제어기의 지능형 디지털 재설계를 위한 조직적인 방법을 제안한다. 불확실 비선형 시스템을 표현하기 위해 연속시간 불확실 TS 퍼지 모델이 구성되었다. 안정화와 추적을 위한 퍼지 모델 기반 제어기 설계를 위해 EPDC 기법이 이용되었다. 설계된 연속시간 제어기는 지능형 디지털 재설계 기법을 이용함으로써 이산시간 제어기로 전환되었다. 이 새로운 설계 기법은 퍼지 모델 기반 제어 이론과 불확실성을 가진 비선형 동적 시스템에 대한 진보된 디지털 재설계 기법의 통합을 위한 조직적이고, 효과적인 틀을 제공한다. 마지막으로, 단일 링크 유연 로봇 시스템의 모의 실험을 이용해 개발된 설계 방법의 효용성과 실행 가능성을 입증한다.

Keywords

References

  1. K. Tanaka, T. Ikeda and H. O. Wang, "Robust Stabilization of a Class of uncertain nonlinear systems via fuzzy control: quadratic stability, $H_{infty}$ control theory, and linear matrix inequalities", IEEE Trans. on Fuzzy Systems, Vol. 4, No. 1, pp. 1-13, Feb., 1996. https://doi.org/10.1109/91.481840
  2. K. Tanaka, T. Ikeda and H. O. Wang, "Fuzzy regulators and fuzzy observer : relaxed stability conditions and LMI-based designs", IEEE Trans. on Fuzzy Systems, Vol. 6, No. 2, pp. 250-265, 1998. https://doi.org/10.1109/91.669023
  3. T. Takagi and M. Sugeno, "Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control", IEEE Trans. System, Man, and Cyber., Vol. 15, pp. 116-132, 1985.
  4. J. Li, D. Niemann and H. O. Wang, "Parallel distributed compensation for Takagi-Sugeno fuzzy models : multi-objective controller design", Proc. of ACC, PP. 1832-1836, San Diego, California, June, 1999.
  5. Y. H. Joo, L. S. Shieh, and G. Chen, "Hybrid state-space fuzzy model- based controller with deal-rate sampling for digital control of chaotic system", IEEE Trans. on Fuzzy Systems, Vol. 7, No. 4, Aug., 1999.
  6. B. C. Kuo, Digital Control Systems, Holt, Rinehart and Winston, New York, 1980.
  7. K. Tanaka and M. Sugeno, "Stability analysis and design of fuzzy control systems", Fuzzy Sets and Systems, Vol. 45, No. 2, pp. 134-156, 1992.
  8. K. Tanaka, T. Ikeda and H. O. Wang, "An LMI approach to fuzzy controller designs based on relaxed stability conditions", Proc. of FUZZ-IEEE, pp. 171-176, 1997.
  9. M. Sugeno and G. T. Kang, "Structure identification of fuzzy model", Fuzzy Sets and Systems, Vol. 28, pp. 15-33, 1988. https://doi.org/10.1016/0165-0114(88)90113-3