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Intelligent Digital Control of a Single Link Flexible-Joint Robot with Uncertainties

불확실성을 갖는 단일 링크 유연로봇의 지능형 디지털 제어

  • 장권규 (군산대 학교 전 자정 보공학부) ;
  • 주영훈 (군산대 학교 전 자정 보공학부)
  • Published : 2005.06.01

Abstract

In this paper, we propose a systematic method of a fuzzy-model-based controller for continuous-time nonlinear dynamical systems which may contain uncertainties. The continuous-time uncertain TS fuzzy model is first constructed to represent the uncertain nonlinear system. A parallel distributed compensation (PDC) technique is then used to design a fuzzy model based controller for both stabilization and tracking. Finally, the designed continuous-time controller is converted to an equivalent discrete-time controller by using an 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 구성된다. 그리고, 안정화와 추적을 위한 퍼지 모델 기반 제어기 설계를 위해 PDC 기법이 이용된다. 마지막으로, 설계된 연속시간 제어기는 지능형 디지털 재설계 기법을 이용함으로써 이산시간 제어기로 전환됨을 증명하는 방법을 제안한다. 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. W Chang, Y. H. Joo, J. B. Park, "Digital control of an inverted pendulum by using intelligent digital redisign" 대한전기학회 논문지, Vol. 50D, pp. 457-463, 2001, 10.
  2. Y. H. Joo, Y. W. Lee, D. B. Cha, and J. H. Oh, Intelligent digitally redesigned fuzzy controller," Int. Journal of Fuzzy logic and Intelligent Systems, Vol. 2, No. 3, pp. 221-226, 2002, 12. https://doi.org/10.5391/IJFIS.2002.2.3.220
  3. T. Takagi and M. Sugeno, "Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control," IEEE Trans. on Fuzzy Systems, vol. 15, pp. 116-132, 1985
  4. H. O. Wang, K. Tanaka, and M. Griffin, "An approach of fuzzy control of nonlinear systems: stability and design issues", IEEE Trans. on Fuzzy Systems, vol. 4, pp.14- 23, Feb. 1996. https://doi.org/10.1109/91.481841
  5. K. Tanaka, T. Ikeda, and H. O. Wang, "Robust stabilization of a class of uncertain nonlinear systems via fuzzy control: quadratic stabilizability, $H{\infty}$ control theory, and linear matrix inequalities," IEEE Trans. on Fuzzy systems , vol. 86, no. 3, pp. 279-288, 1997.
  6. H. J. Lee, J. B. Park, and G. Chen, "Robust fuzzy control of nonlinear systems with parametric uncertainties," IEEE Trans. on Fuzzy Systems, vol. 9, pp. 369-379, 2001. https://doi.org/10.1109/91.919258
  7. Y. H. Joo, G. Chen, and L. S. Shieh, "Hybrid state-space fuzzy model-based controller with dual-rate sampling for digital control of chaotic systems," IEEE Trans. on Fuzzy Systems, vol. 7, pp. 394-408, Aug. 1999. https://doi.org/10.1109/91.784199
  8. 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
  9. K. Tanaka and M. Sugeno, "Stability analysis and desig n of fuzzy control systems,' Fuzzy Sets and Systems, Vol. 45, No 2, pp. 134-156, 1992
  10. K. L. Cho, Y. H. Joo and J. B. Park, "Intelligent digital redesign for dynamical systems with uncertainties", 퍼지 및 지능시스템학회 논문지 2003, Vol. 13, No 6, pp. 667-672. https://doi.org/10.5391/JKIIS.2003.13.6.667
  11. B. C. Kuo, Digital Control Systems, Holt, Rinehart and Winston, New York, 1980