928 resultados para Robust Multivariable Controller Design
Resumo:
A revolution\0\0\0 in earthmoving, a $100 billion industry, can be achieved with three components: the GPS location system, sensors and computers in bulldozers, and SITE CONTROLLER, a central computer system that maintains design data and directs operations. The first two components are widely available; I built SITE CONTROLLER to complete the triangle and describe it here. SITE CONTROLLER assists civil engineers in the design, estimation, and construction of earthworks, including hazardous waste site remediation. The core of SITE CONTROLLER is a site modelling system that represents existing and prospective terrain shapes, roads, hydrology, etc. Around this core are analysis, simulation, and vehicle control tools. Integrating these modules into one program enables civil engineers and contractors to use a single interface and database throughout the life of a project.
Resumo:
This paper presents a control strategy for blood glucose(BG) level regulation in type 1 diabetic patients. To design the controller, model-based predictive control scheme has been applied to a newly developed diabetic patient model. The controller is provided with a feedforward loop to improve meal compensation, a gain-scheduling scheme to account for different BG levels, and an asymmetric cost function to reduce hypoglycemic risk. A simulation environment that has been approved for testing of artificial pancreas control algorithms has been used to test the controller. The simulation results show a good controller performance in fasting conditions and meal disturbance rejection, and robustness against model–patient mismatch and errors in meal estimation
Resumo:
La implementació de la Directiva Europea 91/271/CEE referent a tractament d'aigües residuals urbanes va promoure la construcció de noves instal·lacions al mateix temps que la introducció de noves tecnologies per tractar nutrients en àrees designades com a sensibles. Tant el disseny d'aquestes noves infraestructures com el redisseny de les ja existents es va portar a terme a partir d'aproximacions basades fonamentalment en objectius econòmics degut a la necessitat d'acabar les obres en un període de temps relativament curt. Aquests estudis estaven basats en coneixement heurístic o correlacions numèriques provinents de models determinístics simplificats. Així doncs, moltes de les estacions depuradores d'aigües residuals (EDARs) resultants van estar caracteritzades per una manca de robustesa i flexibilitat, poca controlabilitat, amb freqüents problemes microbiològics de separació de sòlids en el decantador secundari, elevats costos d'operació i eliminació parcial de nutrients allunyant-les de l'òptim de funcionament. Molts d'aquestes problemes van sorgir degut a un disseny inadequat, de manera que la comunitat científica es va adonar de la importància de les etapes inicials de disseny conceptual. Precisament per aquesta raó, els mètodes tradicionals de disseny han d'evolucionar cap a sistemes d'avaluació mes complexos, que tinguin en compte múltiples objectius, assegurant així un millor funcionament de la planta. Tot i la importància del disseny conceptual tenint en compte múltiples objectius, encara hi ha un buit important en la literatura científica tractant aquest camp d'investigació. L'objectiu que persegueix aquesta tesi és el de desenvolupar un mètode de disseny conceptual d'EDARs considerant múltiples objectius, de manera que serveixi d'eina de suport a la presa de decisions al seleccionar la millor alternativa entre diferents opcions de disseny. Aquest treball de recerca contribueix amb un mètode de disseny modular i evolutiu que combina diferent tècniques com: el procés de decisió jeràrquic, anàlisi multicriteri, optimació preliminar multiobjectiu basada en anàlisi de sensibilitat, tècniques d'extracció de coneixement i mineria de dades, anàlisi multivariant i anàlisi d'incertesa a partir de simulacions de Monte Carlo. Això s'ha aconseguit subdividint el mètode de disseny desenvolupat en aquesta tesis en quatre blocs principals: (1) generació jeràrquica i anàlisi multicriteri d'alternatives, (2) anàlisi de decisions crítiques, (3) anàlisi multivariant i (4) anàlisi d'incertesa. El primer dels blocs combina un procés de decisió jeràrquic amb anàlisi multicriteri. El procés de decisió jeràrquic subdivideix el disseny conceptual en una sèrie de qüestions mes fàcilment analitzables i avaluables mentre que l'anàlisi multicriteri permet la consideració de diferent objectius al mateix temps. D'aquesta manera es redueix el nombre d'alternatives a avaluar i fa que el futur disseny i operació de la planta estigui influenciat per aspectes ambientals, econòmics, tècnics i legals. Finalment aquest bloc inclou una anàlisi de sensibilitat dels pesos que proporciona informació de com varien les diferents alternatives al mateix temps que canvia la importància relativa del objectius de disseny. El segon bloc engloba tècniques d'anàlisi de sensibilitat, optimització preliminar multiobjectiu i extracció de coneixement per donar suport al disseny conceptual d'EDAR, seleccionant la millor alternativa un cop s'han identificat decisions crítiques. Les decisions crítiques són aquelles en les que s'ha de seleccionar entre alternatives que compleixen de forma similar els objectius de disseny però amb diferents implicacions pel que respecte a la futura estructura i operació de la planta. Aquest tipus d'anàlisi proporciona una visió més àmplia de l'espai de disseny i permet identificar direccions desitjables (o indesitjables) cap on el procés de disseny pot derivar. El tercer bloc de la tesi proporciona l'anàlisi multivariant de les matrius multicriteri obtingudes durant l'avaluació de les alternatives de disseny. Específicament, les tècniques utilitzades en aquest treball de recerca engloben: 1) anàlisi de conglomerats, 2) anàlisi de components principals/anàlisi factorial i 3) anàlisi discriminant. Com a resultat és possible un millor accés a les dades per realitzar la selecció de les alternatives, proporcionant més informació per a una avaluació mes efectiva, i finalment incrementant el coneixement del procés d'avaluació de les alternatives de disseny generades. En el quart i últim bloc desenvolupat en aquesta tesi, les diferents alternatives de disseny són avaluades amb incertesa. L'objectiu d'aquest bloc és el d'estudiar el canvi en la presa de decisions quan una alternativa és avaluada incloent o no incertesa en els paràmetres dels models que descriuen el seu comportament. La incertesa en el paràmetres del model s'introdueix a partir de funcions de probabilitat. Desprès es porten a terme simulacions Monte Carlo, on d'aquestes distribucions se n'extrauen números aleatoris que es subsisteixen pels paràmetres del model i permeten estudiar com la incertesa es propaga a través del model. Així és possible analitzar la variació en l'acompliment global dels objectius de disseny per a cada una de les alternatives, quines són les contribucions en aquesta variació que hi tenen els aspectes ambientals, legals, econòmics i tècnics, i finalment el canvi en la selecció d'alternatives quan hi ha una variació de la importància relativa dels objectius de disseny. En comparació amb les aproximacions tradicionals de disseny, el mètode desenvolupat en aquesta tesi adreça problemes de disseny/redisseny tenint en compte múltiples objectius i múltiples criteris. Al mateix temps, el procés de presa de decisions mostra de forma objectiva, transparent i sistemàtica el perquè una alternativa és seleccionada en front de les altres, proporcionant l'opció que més bé acompleix els objectius marcats, mostrant els punts forts i febles, les principals correlacions entre objectius i alternatives, i finalment tenint en compte la possible incertesa inherent en els paràmetres del model que es fan servir durant les anàlisis. Les possibilitats del mètode desenvolupat es demostren en aquesta tesi a partir de diferents casos d'estudi: selecció del tipus d'eliminació biològica de nitrogen (cas d'estudi # 1), optimització d'una estratègia de control (cas d'estudi # 2), redisseny d'una planta per aconseguir eliminació simultània de carboni, nitrogen i fòsfor (cas d'estudi # 3) i finalment anàlisi d'estratègies control a nivell de planta (casos d'estudi # 4 i # 5).
Resumo:
Esta tesis está enfocada al diseño y validación de controladores robustos que pueden reducir de una manera efectiva las vibraciones structurales producidas por perturbaciones externas tales como terremotos, fuertes vientos o cargas pesadas. Los controladores están diseñados basados en teorías de control tradicionalamente usadas en esta area: Teoría de estabilidad de Lyapunov, control en modo deslizante y control clipped-optimal, una técnica reciente mente introducida : Control Backstepping y una que no había sido usada antes: Quantitative Feedback Theory. La principal contribución al usar las anteriores técnicas, es la solución de problemas de control estructural abiertos tales como dinámicas de actuador, perturbaciones desconocidas, parametros inciertos y acoplamientos dinámicos. Se utilizan estructuras típicas para validar numéricamente los controladores propuestos. Especificamente las estructuras son un edificio de base aislada, una plataforma estructural puente-camión y un puente de 2 tramos, cuya configuración de control es tal que uno o mas problemas abiertos están presentes. Se utilizan tres prototipos experimentales para implementar los controladores robustos propuestos, con el fin de validar experimentalmente su efectividad y viabilidad. El principal resultado obtenido con la presente tesis es el diseño e implementación de controladores estructurales robustos que resultan efectivos para resolver problemas abiertos en control estructural tales como dinámicas de actuador, parámetros inciertos, acoplamientos dinámicos, limitación de medidas y perturbaciones desconocidas.
Resumo:
This paper presents the results of the application of a parallel Genetic Algorithm (GA) in order to design a Fuzzy Proportional Integral (FPI) controller for active queue management on Internet routers. The Active Queue Management (AQM) policies are those policies of router queue management that allow the detection of network congestion, the notification of such occurrences to the hosts on the network borders, and the adoption of a suitable control policy. Two different parallel implementations of the genetic algorithm are adopted to determine an optimal configuration of the FPI controller parameters. Finally, the results of several experiments carried out on a forty nodes cluster of workstations are presented.
Resumo:
We have discovered a novel approach of intrusion detection system using an intelligent data classifier based on a self organizing map (SOM). We have surveyed all other unsupervised intrusion detection methods, different alternative SOM based techniques and KDD winner IDS methods. This paper provides a robust designed and implemented intelligent data classifier technique based on a single large size (30x30) self organizing map (SOM) having the capability to detect all types of attacks given in the DARPA Archive 1999 the lowest false positive rate being 0.04 % and higher detection rate being 99.73% tested using full KDD data sets and 89.54% comparable detection rate and 0.18% lowest false positive rate tested using corrected data sets.
Resumo:
A new robust neurofuzzy model construction algorithm has been introduced for the modeling of a priori unknown dynamical systems from observed finite data sets in the form of a set of fuzzy rules. Based on a Takagi-Sugeno (T-S) inference mechanism a one to one mapping between a fuzzy rule base and a model matrix feature subspace is established. This link enables rule based knowledge to be extracted from matrix subspace to enhance model transparency. In order to achieve maximized model robustness and sparsity, a new robust extended Gram-Schmidt (G-S) method has been introduced via two effective and complementary approaches of regularization and D-optimality experimental design. Model rule bases are decomposed into orthogonal subspaces, so as to enhance model transparency with the capability of interpreting the derived rule base energy level. A locally regularized orthogonal least squares algorithm, combined with a D-optimality used for subspace based rule selection, has been extended for fuzzy rule regularization and subspace based information extraction. By using a weighting for the D-optimality cost function, the entire model construction procedure becomes automatic. Numerical examples are included to demonstrate the effectiveness of the proposed new algorithm.
Resumo:
In this correspondence new robust nonlinear model construction algorithms for a large class of linear-in-the-parameters models are introduced to enhance model robustness via combined parameter regularization and new robust structural selective criteria. In parallel to parameter regularization, we use two classes of robust model selection criteria based on either experimental design criteria that optimizes model adequacy, or the predicted residual sums of squares (PRESS) statistic that optimizes model generalization capability, respectively. Three robust identification algorithms are introduced, i.e., combined A- and D-optimality with regularized orthogonal least squares algorithm, respectively; and combined PRESS statistic with regularized orthogonal least squares algorithm. A common characteristic of these algorithms is that the inherent computation efficiency associated with the orthogonalization scheme in orthogonal least squares or regularized orthogonal least squares has been extended such that the new algorithms are computationally efficient. Numerical examples are included to demonstrate effectiveness of the algorithms.
Resumo:
This paper presents a new strategy for controlling rigid-robot manipulators in the presence of parametric uncertainties or un-modelled dynamics. The strategy combines an adaptation law with a well known robust controller proposed by Spong, which is derived using Lyapunov's direct method. Although the tracking problem of manipulators has been successfully solved with different strategies, there are some conditions under which their efficiency is limited. Specifically, their performance decreases when unknown loading masses or model disturbances are introduced. The aim of this work is to show that the proposed strategy performs better than existing algorithms, as verified with real-time experimental results with a Puma-560 robot. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Resumo:
Several non-orthogonal space-time block coding (NO-STBC) schemes have recently been proposed to achieve full rate transmission. Some of these schemes, however, suffer from weak robustness: their channel matrices will become ill conditioned in the case of highly correlated channels (HCC). To address this issue, this paper derives a family of robust NO-STBC schemes for four Tx antennas based on the worst case of HCC. These codes turned out to be a superset of Jafarkhani's quasi-orthogonal STBC codes. A computationally affordable linear decoder is also proposed. Although these codes achieve a similar performance to the non-robust schemes under normal channel conditions, they offer a strong robustness against HCC (although possibly yielding a poorer performance). Finally, computer simulations are presented to verify the algorithm design.
Resumo:
A novel Neuropredictive Teleoperation (NPT) Scheme is presented. The design results from two key ideas: the exploitation of the measured or estimated neural input to the human arm or its electromyograph (EMG) as the system input and the employment of a predictor of the arm movement, based on this neural signal and an arm model, to compensate for time delays in the system. Although a multitude of such models, as well as measuring devices for the neural signals and the EMG, have been proposed, current telemanipulator research has only been considering highly simplified arm models. In the present design, the bilateral constraint that the master and slave are simultaneously compliant to each other's state (equal positions and forces) is abandoned, thus obtaining a simple to analyzesuccession of only locally controlled modules, and a robustness to time delays of up to 500 ms. The proposed designs were inspired by well established physiological evidence that the brain, rather than controlling the movement on-line, programs the arm with an action plan of a complete movement, which is then executed largely in open loop, regulated only by local reflex loops. As a model of the human arm the well-established Stark model is employed, whose mathematical representation is modified to make it suitable for an engineering application. The proposed scheme is however valid for any arm model. BIBO-stability and passivity results for a variety of local control laws are reported. Simulation results and comparisons with traditional designs also highlight the advantages of the proposed design.
Resumo:
A person with a moderate or severe motor disability will often use specialised or adapted tools to assist their interaction with a general environment. Such tools can assist with the movement of a person's arms so as to facilitate manipulation, can provide postural supports, or interface to computers, wheelchairs or similar assistive technologies. Designing such devices with programmable stiffness and damping may offer a better means for the person to have effective control of their surroundings. This paper addresses the possibility of designing some assistive technologies using impedance elements that can adapt to the user and the circumstances. Two impedance elements are proposed. The first, based on magnetic particle brakes, allows control of the damping coefficient in a passive element. The second, based on detuning the P-D controller in a servo-motor mechanism, allows control of both stiffness and damping. Such a mechanical impedance can be modulated to the conditions imposed by the task in hand. The limits of linear theory are explored and possible uses of programmable impedance elements are proposed.
Resumo:
The paper analyzes the performance of the unconstrained filtered-x LMS (FxLMS) algorithm for active noise control (ANC), where we remove the constraints on the controller that it must be causal and has finite impulse response. It is shown that the unconstrained FxLMS algorithm always converges to, if stable, the true optimum filter, even if the estimation of the secondary path is not perfect, and its final mean square error is independent of the secondary path. Moreover, we show that the sufficient and necessary stability condition for the feedforward unconstrained FxLMS is that the maximum phase error of the secondary path estimation must be within 90°, which is the only necessary condition for the feedback unconstrained FxLMS. The significance of the analysis on a practical system is also discussed. Finally we show how the obtained results can guide us to design a robust feedback ANC headset.
Resumo:
The authors describe the design of a fuzzy logic controller for the control of a planar two-link manipulator. The plant is quasi-decoupled with respect to gravity. Complete decoupling is not achieved due to the nonoptimal nature of the expert rules. The performance of the fuzzy controller is compared to that of the critically damped computed torque controller. Results are presented complete with robustness tests.
Resumo:
An experimental and theoretical comparison is made of force control performance with different types of innerloop joint servoing techniques. The problem of disturbance rejection and sensitivity to plant dynamics variations (robustness) is addressed. Position, velocity, strain gauge derived joint torque, and current servos are designed and implemented on a specially instrumented industrial robot, and the end-effector force feedback performances achieved are compared. Joint strain derived torque servoing is found to provide the best overall robust force control performance. Experimental results of the robust hard-on-hard contact achieved with the novel force controller implementation based on joint torque sensing are provided. Conclusions are drawn on the force control performance achievable on a geared robot given the joint servoing technique.