서지주요정보
Stability analysis and controller design of nonlinear singularly perturbed systems with uncertainties = 불확실성이 존재하는 비선형 섭동시스템의 안정도 분석과 제어기 설계
서명 / 저자 Stability analysis and controller design of nonlinear singularly perturbed systems with uncertainties = 불확실성이 존재하는 비선형 섭동시스템의 안정도 분석과 제어기 설계 / Joo-Ho Park.
저자명 Park, Joo-Ho ; 박주호
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2013].
Online Access 원문보기 원문인쇄

소장정보

등록번호

8024694

소장위치/청구기호

학술문화관(문화관) 보존서고

MEE 13042

휴대폰 전송

도서상태

이용가능

대출가능

반납예정일

초록정보

In these days, systems are getting complex more and more. As a result, there exist a pronounced burden to analyze that complicated system. At this point of view, singular perturbation theory has been attracting attention from researchers in many different fields. The singulary perturbed system has two-time scale properties, and we can separate the whole system into the boundary-later and the reduced model. From this separation, we are able to reduce its complexity when analyzing and controlling the system. The stability of the singularly perturbed system can be checked through the boundary-layer model and the reduced model. If the boundary-model is uniformly exponentially stable and the reduced model is exponentially stable, then the whole system is exponentially stable. Therefore, it is possible to check out the whole system`s stability without a lot of difficulties to find out Lyapunov function for the whole system. Even though the singular perturbed system has strong advantages, it remains some problems. If uncertainties are added into the singularly perturbed system, it is difficult to analyze the system and in some cases it makes analysis impossible. The uncertainties would change the manifold entirely different and possibly make the manifold nonexistent in the system, especially in nonlinear system. In this paper, we change the system structure so that we can deal with nonlinear term directly. The existing system structure can cover linear term only. To achieve this objective, we suggest novel way to change variable in the boundary-layer system. Furthermore, we also extend the system structures multiplied by input in both the slow and fast dynamic. As a result, the system structure multiplied by input can include not only an argument x, but also an argument z. Then, based on these changed structures, we find conditions for the existence of manifold even if certain bound uncertainties are added to the nominal singularly perturbed system. Also, we figure out the conditions that the boundary layer model is uniformly exponentially stable and the reduced model is exponentially stable. Through the procedure, it is possible to guarantee that the whole singularly perturbed system with uncertainties is exponentially stable. Finally, we apply the composite feedback control method is applied for the singularly perturbed system with uncertainties. By using this control method, we guarantee that the reduced model is exponentially stable and boundary layer model is uniformly exponentially stable respectively.

우리 주변에 있는 많은 시스템들이 실제로 특이 섭동 시스템으로 나타내어질 수 있다. 대표적으로 DC모터라든지 자동차의 액티브 서스팬션을 예로 들 수 있으며, 이러한 시스템들은 시스템 자체적으로 작은 파라미터 값을 가지고 있다던지 혹은 high-gain feedback 을 이용하여 형성되어지기도 한다. 그러한 성질을 가지고 있는 시스템의 특정states들은 다른 states에 비해서 상대적으로 빠른 변화를 이루는데 이를 이용하면 본래의 시스템을 두가지 time-scale의 서브 시스템들로 나누어 다루어 볼 수 있다. 다시말해, 하나의 복잡한 고차원 시스템을 두 개의 저차원 시스템으로 나누어 다룰 수 있는 장점이 있는 것이다. 그리하여 비선형 특이 섭동 시스템은 공학 뿐만아니라 생물학, 통계학 등등 여러분야에 널리 사용되고, 응용되어 지고 있으며 점점 더 작고 복잡해지는 시스템의 트랜드에 따라 그 가능성 또한 더욱 커지고 있다. 하지만 기존의 방법에서는 Taylor approximation 을 이용하여 시스템의 1차까지만 분석을 하고 나머지 고차항에 대해서는 불확실성으로 간주하여 다루는 방법을 주로 이용해 왔다. 본 논문에서는 이전의 방법에서는 다루지 못하는 구조의 시스템을 다루는 것이 가능하였으며 그를 통해 이미 알고 있는 비선형 term을 불확실성으로 간주하지 않아도 되어 불확실성의 크기를 최소화할 수 있다는 강점이 있다. 이를 위해 boundary-layer model에서의 새로운 changed variable 방법을 제안하였다. 또한, Input설계시 시스템의 구조도 확장하도록 노력하였으며 back-stepping 아이디어를 바탕으로 빠른 부 시스템과 느린 부시스템이 서로 대칭적인 시스템 구조를 갖도록 하였다. 그러므로 더욱 다양한 시스템을 다루고 제어할 수 있게 되었으며 특정 바운드안에서의 불확실성이 들어와도 강인한 시스템이 되도록 하는 것이 가능하게되었다. 이론의 검증을 위해, 기존의 numeric 한 example을 simulation을 하는 선에서 그치지 않고, 3-link manipulator의 실제 시스템을 이용해 보는 노력을 보였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MEE 13042
형태사항 v, 58 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 박주호
지도교수의 영문표기 : Jong-Tae Lim
지도교수의 한글표기 : 임종태
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 전기및전자공학과,
서지주기 References : p. 56-57
주제 Singularly Perturbed System
Uncertainties
Reduced Model
Boundary-layer Model
Composite Controller
비선형 섭동 시스템
불확실성
리듀스드 모델
바운더리 레이어 모델
QR CODE qr code