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Constrained Control Design for Magnetic Bearing Systems / Tingshu, Hu in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 127 N° 4 (Décembre 2005) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 127 N° 4 (Décembre 2005) . - 601-616 p. Titre : Constrained Control Design for Magnetic Bearing Systems Titre original : Conception Contrainte de Commande pour les Systèmes Magnétiques de Roulement Type de document : texte imprimé Auteurs : Tingshu, Hu, Auteur ; Zongli, Lin, Auteur ; Jiang, Lin ; Allaire, Paul E. Article en page(s) : 601-616 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Système  magnétique  de  roulement  Système  de  circuit  Rotor  Redresseur  Stabilité  Robustesse  Perturbation Index. décimale : 629.8 Résumé : We study control problems in magnetic bearing systems that are subject to both input and state constraints. Apart from the usual restrictions on voltages and currents in the circuit systems, most magnetic bearing systems are subject to a severe state constraint: the motion of the rotor (the suspended object) is only allowed in an extremely small airgap, otherwise the collision of the rotor and the stator would cause severe damages. Traditional methods for avoiding a collision include increasing the airgap and increasing the currents, which would usually result in unnecessarily large capacity of power supply and power loss. In this paper we present a systematic approach for dealing with all the input and state constraints by using some recently developed tools for constrained control design. Issues on the stability region, robustness, disturbance rejections, and transient response are addressed. We hope that by dealing with the constraints properly, safety operation can be ensured with relatively small currents and power consumption. Experiments on the balance beam test rig in our laboratory show that the design techniques are effective. Nous étudions des problèmes de commande dans les systèmes magnétiques de roulement qui sont sujets à des contraintes entrée et d'état. Indépendamment des restrictions habituelles aux tensions et des courants dans les systèmes de circuit, la plupart des systèmes magnétiques de roulement sont sujets à une contrainte grave d'état : on permet seulement le mouvement du rotor (l'objet suspendu) dans une hauteur de fuite extrêmement petite, autrement la collision du rotor et du redresseur endommagerait graves. Les méthodes traditionnelles pour éviter une collision incluent augmenter la hauteur de fuite et augmenter les courants, qui auraient habituellement comme conséquence la capacité inutilement grande d'alimentation d'énergie et de perte de puissance. En cet article nous présentons une approche systématique pour traiter toutes les contraintes d'entrée et d'état en utilisant quelques outils récemment développés pour la conception contrainte de commande. Des questions sur la région de stabilité, la robustesse, les rejets de perturbation, et la réponse passagère sont abordées. Nous espérons qu'en traitant les contraintes correctement, l'opération de sûreté pourra être assurée avec les courants et la puissance d'énergie relativement petits. Les expériences sur le banc d'essai de faisceau d'équilibre dans notre laboratoire prouvent que les techniques de conception sont efficaces. En ligne : tingshu@gmail.com, zl5y@virginia.edu, wj2b@virginia.edu, pea@virginia.edu [article] Constrained Control Design for Magnetic Bearing Systems = Conception Contrainte de Commande pour les Systèmes Magnétiques de Roulement [texte imprimé] / Tingshu, Hu, Auteur ; Zongli, Lin, Auteur ; Jiang, Lin ; Allaire, Paul E. . - 601-616 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 127 N° 4 (Décembre 2005) . - 601-616 p. Mots-clés : Système  magnétique  de  roulement  Système  de  circuit  Rotor  Redresseur  Stabilité  Robustesse  Perturbation Index. décimale : 629.8 Résumé : We study control problems in magnetic bearing systems that are subject to both input and state constraints. Apart from the usual restrictions on voltages and currents in the circuit systems, most magnetic bearing systems are subject to a severe state constraint: the motion of the rotor (the suspended object) is only allowed in an extremely small airgap, otherwise the collision of the rotor and the stator would cause severe damages. Traditional methods for avoiding a collision include increasing the airgap and increasing the currents, which would usually result in unnecessarily large capacity of power supply and power loss. In this paper we present a systematic approach for dealing with all the input and state constraints by using some recently developed tools for constrained control design. Issues on the stability region, robustness, disturbance rejections, and transient response are addressed. We hope that by dealing with the constraints properly, safety operation can be ensured with relatively small currents and power consumption. Experiments on the balance beam test rig in our laboratory show that the design techniques are effective. Nous étudions des problèmes de commande dans les systèmes magnétiques de roulement qui sont sujets à des contraintes entrée et d'état. Indépendamment des restrictions habituelles aux tensions et des courants dans les systèmes de circuit, la plupart des systèmes magnétiques de roulement sont sujets à une contrainte grave d'état : on permet seulement le mouvement du rotor (l'objet suspendu) dans une hauteur de fuite extrêmement petite, autrement la collision du rotor et du redresseur endommagerait graves. Les méthodes traditionnelles pour éviter une collision incluent augmenter la hauteur de fuite et augmenter les courants, qui auraient habituellement comme conséquence la capacité inutilement grande d'alimentation d'énergie et de perte de puissance. En cet article nous présentons une approche systématique pour traiter toutes les contraintes d'entrée et d'état en utilisant quelques outils récemment développés pour la conception contrainte de commande. Des questions sur la région de stabilité, la robustesse, les rejets de perturbation, et la réponse passagère sont abordées. Nous espérons qu'en traitant les contraintes correctement, l'opération de sûreté pourra être assurée avec les courants et la puissance d'énergie relativement petits. Les expériences sur le banc d'essai de faisceau d'équilibre dans notre laboratoire prouvent que les techniques de conception sont efficaces. En ligne : tingshu@gmail.com, zl5y@virginia.edu, wj2b@virginia.edu, pea@virginia.edu

Modeling and control of a partial body weight support system / Matthias Glauser in IEEE Transactions on control systems technology, Vol. 18 N° 2 (Mars 2010) 

Public ISBD [article]  in IEEE Transactions on control systems technology > Vol. 18 N° 2 (Mars 2010) . - pp. 480-490 Titre : Modeling and control of a partial body weight support system : an output regulation approach Type de document : texte imprimé Auteurs : Matthias Glauser, Auteur ; Zongli, Lin, Auteur ; Allaire, Paul E., Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp. 480-490 Note générale : Génie Aérospatial Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Disturbance  rejection  Output  tracking Index. décimale : 629.1 Résumé : This brief reports on the modeling, control design, and implementation, and experimental results of a partial body weight support (PBWS) system, which facilitates walking and the relearning process for people suffering from gait impairment as a result of a neurological injury such as strokes. This apparatus is equipped with a load cell which constantly monitors the provided support force, and a linear motor, capable of taking immediate action to keep this support force very close to a predefined profile. In order to design a feedback control law that governs the action of the linear motor, a dynamic model of the PBWS system with a patient has been developed along with a procedure to identify the model parameters. Based on this model, the design of the feedback law is formulated and solved as an output regulation problem. The implementation of the resulting feedback law is described in detail and practical limitations of output regulation in this application are discussed. Preliminary data from a clinical study demonstrate the ability of this novel PBWS system to provide the desired support force patterns and to modulate gait parameters such as the vertical ground reaction force in a controlled manner. DEWEY : 629.1 ISSN : 1063-6536 En ligne : http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=5152948 [article] Modeling and control of a partial body weight support system : an output regulation approach [texte imprimé] / Matthias Glauser, Auteur ; Zongli, Lin, Auteur ; Allaire, Paul E., Auteur . - 2011 . - pp. 480-490. Génie Aérospatial Langues : Anglais (eng) in IEEE Transactions on control systems technology > Vol. 18 N° 2 (Mars 2010) . - pp. 480-490 Mots-clés : Disturbance  rejection  Output  tracking Index. décimale : 629.1 Résumé : This brief reports on the modeling, control design, and implementation, and experimental results of a partial body weight support (PBWS) system, which facilitates walking and the relearning process for people suffering from gait impairment as a result of a neurological injury such as strokes. This apparatus is equipped with a load cell which constantly monitors the provided support force, and a linear motor, capable of taking immediate action to keep this support force very close to a predefined profile. In order to design a feedback control law that governs the action of the linear motor, a dynamic model of the PBWS system with a patient has been developed along with a procedure to identify the model parameters. Based on this model, the design of the feedback law is formulated and solved as an output regulation problem. The implementation of the resulting feedback law is described in detail and practical limitations of output regulation in this application are discussed. Preliminary data from a clinical study demonstrate the ability of this novel PBWS system to provide the desired support force patterns and to modulate gait parameters such as the vertical ground reaction force in a controlled manner. DEWEY : 629.1 ISSN : 1063-6536 En ligne : http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=5152948

Set invariance conditions for singular linear systems subject to actuator saturation / Zongli, Lin in IEEE transactions on automatic control, Vol. 52 N°12 (Decembre 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°12 (Decembre 2007) . - 2351-2355 p. Titre : Set invariance conditions for singular linear systems subject to actuator saturation Titre original : Placez les conditions d'invariance pour les systèmes linéaires singuliers sujet à la saturation de déclencheur Type de document : texte imprimé Auteurs : Zongli, Lin, Auteur ; Liang, Lv, Auteur Article en page(s) : 2351-2355 p. Note générale : Automatique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Actuator  saturation  Set  invariance  Singular  systems  Saturation  de  déclencheur  Systèmes  singuliers Index. décimale : 629.8 Résumé : In this note, we establish a set of conditions under which an ellipsoid is contractively invariant with respect to a singular linear system under a saturated linear feedback. These conditions can be expressed in terms of linear matrix inequalities, and the largest contractively invariant ellipsoid can be determined by solving an optimization problem with LMI constraints. With the feedback gain viewed as an additional variable, this optimization problem can be readily adapted for the design of feedback gain that results in the largest contractively invariant ellipsoid. Moreover, in the degenerate case where the singular linear system reduces to a regular system, our set invariance conditions reduce to the existing set invariance conditions for normal linear systems. Dans cette note, nous établissons un ensemble de conditions dans lesquelles un ellipsoïde est contractively invariable en ce qui concerne un système linéaire singulier sous une rétroaction linéaire saturée. Ces conditions peuvent être exprimées en termes d'inégalités linéaires de matrice, et le plus grand ellipsoïde contractively invariable peut être déterminé en résolvant un problème d'optimisation avec des contraintes de LMI. Le gain de rétroaction étant regardé comme variable additionnelle, ce problème d'optimisation peut aisément être adapté pour la conception du gain de rétroaction cette des résultats dans le plus grand ellipsoïde contractively invariable. D'ailleurs, dans le cas dégénéré où le système linéaire singulier réduit à un système régulier, nos états d'invariance d'ensemble réduisent aux conditions réglées existantes d'invariance pour les systèmes linéaires normaux. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Systèmes linéaires En ligne : zl5y@virginia.edu [article] Set invariance conditions for singular linear systems subject to actuator saturation = Placez les conditions d'invariance pour les systèmes linéaires singuliers sujet à la saturation de déclencheur [texte imprimé] / Zongli, Lin, Auteur ; Liang, Lv, Auteur . - 2351-2355 p. Automatique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°12 (Decembre 2007) . - 2351-2355 p. Mots-clés : Actuator  saturation  Set  invariance  Singular  systems  Saturation  de  déclencheur  Systèmes  singuliers Index. décimale : 629.8 Résumé : In this note, we establish a set of conditions under which an ellipsoid is contractively invariant with respect to a singular linear system under a saturated linear feedback. These conditions can be expressed in terms of linear matrix inequalities, and the largest contractively invariant ellipsoid can be determined by solving an optimization problem with LMI constraints. With the feedback gain viewed as an additional variable, this optimization problem can be readily adapted for the design of feedback gain that results in the largest contractively invariant ellipsoid. Moreover, in the degenerate case where the singular linear system reduces to a regular system, our set invariance conditions reduce to the existing set invariance conditions for normal linear systems. Dans cette note, nous établissons un ensemble de conditions dans lesquelles un ellipsoïde est contractively invariable en ce qui concerne un système linéaire singulier sous une rétroaction linéaire saturée. Ces conditions peuvent être exprimées en termes d'inégalités linéaires de matrice, et le plus grand ellipsoïde contractively invariable peut être déterminé en résolvant un problème d'optimisation avec des contraintes de LMI. Le gain de rétroaction étant regardé comme variable additionnelle, ce problème d'optimisation peut aisément être adapté pour la conception du gain de rétroaction cette des résultats dans le plus grand ellipsoïde contractively invariable. D'ailleurs, dans le cas dégénéré où le système linéaire singulier réduit à un système régulier, nos états d'invariance d'ensemble réduisent aux conditions réglées existantes d'invariance pour les systèmes linéaires normaux. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Systèmes linéaires En ligne : zl5y@virginia.edu