Optimal Controller Design for the System of Ball-on-sphere: The Linear Quadratic Gaussian (LQG) Case

Hệ thống treo là một trong những bộ phận quan trọng nhất trong thiết kế ô tô và là yếu tố quyết định đến sự thoải mái của lái xe, hành khách (độ êm dịu) và giữ được bám giữa lốp và mặt đường (độ an toàn). Bài báo này giới thiệu một mô hình ¼ ô tô có 2 bậc tự do sử dụng hệ thống treo chủ động với hai bộ điều khiển tối ưu: linear quadratic regulator và linear quadratic gaussian (linear quadratic regulator kết hợp với bộ quan sát Kalman-Bucy). Bằng cách sử dụng bộ quan sát Kalman-Bucy, số lượng cảm biến dùng để đo đạc các tín hiệu đầu vào của bộ điều khiển linear quadratic regulator đã được giảm thiểu tối đa chỉ còn các cảm biến thông thường như gia tốc của khối lượng được treo. Độ êm dịu và an toàn chuyển động khi ô tô sử dụng hệ thống treo chủ động được so sánh với ô tô sử dụng hệ thống treo bị động thông thường thông qua dịch chuyển của khối lượng được treo và gia tốc của nó. Kết quả mô phỏng đã thể hiện rõ giá trị sai lệch bình phương trung bình của gia tốc dịch chuyển thân xe với hệ thống treo tích cực điều khiển tối ưu linear quadratic regulator, linear quadratic gaussian đã giảm khoảng 20% so với ô tô sử dụng hệ thống treo bị động.

Download Full-text

Linear-quadratic-Gaussian-based controller design for Hubble Space Telescope

Journal of Guidance Control and Dynamics ◽

10.2514/3.21371 ◽

1995 ◽

Vol 18 (2) ◽

pp. 208-213 ◽

Cited By ~ 8

Author(s):

Emmanuel G. Collins ◽

Stephen Richter

Keyword(s):

Controller Design ◽

Hubble Space Telescope ◽

Linear Quadratic ◽

Linear Quadratic Gaussian ◽

Space Telescope

Download Full-text

Stability Robustness of LQ and LQG Active Suspensions

Journal of Dynamic Systems Measurement and Control ◽

10.1115/1.2900666 ◽

1994 ◽

Vol 116 (1) ◽

pp. 123-131 ◽

Cited By ~ 36

Author(s):

A. G. Ulsoy ◽

D. Hrovat ◽

T. Tseng

Keyword(s):

Controller Design ◽

Active Suspension ◽

Point Of View ◽

Linear Quadratic ◽

Linear Quadratic Gaussian ◽

Active Suspensions ◽

Quarter Car Model ◽

Stability Robustness ◽

Trade Offs ◽

Two Degree Of Freedom

A two-degree-of-freedom quarter-car model is used as the basis for linear quadratic (LQ) and linear quadratic Gaussian (LQG) controller design for an active suspension. The LQ controller results in the best rms performance trade-offs (as defined by the performance index) between ride, handling and packaging requirements. In practice, however, all suspension states are not directly measured, and a Kalman filter can be introduced for state estimation to yield an LQG controller. This paper (i) quantifies the rms performance losses for LQG control as compared to LQ control, and (ii) compares the LQ and LQG active suspension designs from the point of view of stability robustness. The robustness of the LQ active suspensions is not necessarily good, and depends strongly on the design of a backup passive suspension in parallel with the active one. The robustness properties of the LQG active suspension controller are also investigated for several distinct measurement sets.

Download Full-text

Attitude and Altitude Controller Design for Quad-Rotor Type MAVs

Mathematical Problems in Engineering ◽

10.1155/2013/587098 ◽

2013 ◽

Vol 2013 ◽

pp. 1-9 ◽

Cited By ~ 5

Author(s):

Wei Wang ◽

Hao Ma ◽

Min Xia ◽

Liguo Weng ◽

Xuefei Ye

Keyword(s):

Attitude Control ◽

Controller Design ◽

Sliding Mode ◽

Micro Air Vehicles ◽

Triaxial Accelerometer ◽

Linear Quadratic ◽

Linear Quadratic Gaussian ◽

Constant Altitude ◽

The Military ◽

Rotor Type

Micro air vehicles (MAVs) have a wide application such as the military reconnaissance, meteorological survey, environmental monitoring, and other aspects. In this paper, attitude and altitude control for Quad-Rotor type MAVs is discussed and analyzed. For the attitude control, a new method by using three gyroscopes and one triaxial accelerometer is proposed to estimate the attitude angle information. Then with the approximate linear model obtained by system identification, Model Reference Sliding Mode Control (MRSMC) technique is applied to enhance the robustness. In consideration of the relatively constant altitude model, a Linear Quadratic Gaussian (LQG) controller is adopted. The outdoor experimental results demonstrate the superior stability and robustness of the controllers.

Download Full-text