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Analysis of chattering in systems with second-order sliding modes / Boiko, Igor in IEEE transactions on automatic control, Vol. 52 N°11 (Novembre 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°11 (Novembre 2007) . - 2085-2102 p. Titre : Analysis of chattering in systems with second-order sliding modes Titre original : Analyse de la vibration dans les systèmes avec les modes coulissants de second ordre Type de document : texte imprimé Auteurs : Boiko, Igor, Auteur ; Fridman, Leonid, Auteur ; Pisano, Alessandro ; Usai, Elio, Auteur Article en page(s) : 2085-2102 p. Note générale : Automatique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Frequency-domain  method  Limit  cycles  Poincaré  map  analysis  Sliding-mode  control  Méthode  de  domaine  fréquentiel  Cycles  de  limite  Analyse  de  carte  de  poincaré  Commande  de  glisser-mode Index. décimale : 629.8 Résumé : A systematic approach to the chattering analysis in systems with second-order sliding modes is developed. The neglected actuator dynamics is considered to be the main cause of chattering in real systems. The magnitude of oscillations in nonlinear systems with unmodeled fast nonlinear actuators driven by second-order sliding-mode control generalized suboptimal (2-SMC G-SO) algorithms is evaluated. Sufficient conditions for the existence of orbitally stable periodic motions are found in terms of the properties of corresponding PoincarÉ maps. For linear systems driven by 2-SMC G-SO algorithms, analysis tools based on the frequency-domain methods are developed. The first of these techniques is based on the describing function method and provides for a simple approximate approach to evaluate the frequency and the amplitude of possible periodic motions. The second technique represents a modified Tsypkin's method and provides for a relatively simple, theoretically exact, approach to evaluate the periodic motion parameters. Examples of analysis and simulation results are given throughout this paper. Une approche systématique à l'analyse de vibration dans les systèmes avec les modes coulissants de second ordre est développée. La dynamique négligée de déclencheur est considérée la cause principale de la vibration dans de vrais systèmes. L'importance d'oscillations dans les systèmes non linéaires avec les déclencheurs non linéaires rapides unmodeled conduits par des algorithmes suboptimaux généralisés par commande de second ordre de glisser-mode (2-SMC G-SO) est évaluée. Des conditions suffisantes pour l'existence des mouvements périodiques orbitally stables sont trouvées en termes de propriétés des cartes correspondantes de PoincarÉ. Pour les systèmes linéaires conduits par des algorithmes de 2-SMC G-SO, des outils d'analyse basés sur les méthodes de domaine fréquentiel sont développés. Le premier de ces techniques est basé sur la méthode de fonction de description et prévoit un simple rapproche l'approche pour évaluer la fréquence et l'amplitude de mouvements périodiques possibles. La deuxième technique représente la méthode d'un Tsypkin modifié et prévoit relativement un simple, théoriquement exact, s'approchent pour évaluer les paramètres de mouvement périodique. Des exemples des résultats d'analyse et de simulation sont donnés dans tout ce document. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Vibrations -- Systèmes En ligne : i.boiko@ieee.org, lfridman@servidor.unam.mx, pisano@diee.unica.it, eusai@diee.un [...] [article] Analysis of chattering in systems with second-order sliding modes = Analyse de la vibration dans les systèmes avec les modes coulissants de second ordre [texte imprimé] / Boiko, Igor, Auteur ; Fridman, Leonid, Auteur ; Pisano, Alessandro ; Usai, Elio, Auteur . - 2085-2102 p. Automatique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°11 (Novembre 2007) . - 2085-2102 p. Mots-clés : Frequency-domain  method  Limit  cycles  Poincaré  map  analysis  Sliding-mode  control  Méthode  de  domaine  fréquentiel  Cycles  de  limite  Analyse  de  carte  de  poincaré  Commande  de  glisser-mode Index. décimale : 629.8 Résumé : A systematic approach to the chattering analysis in systems with second-order sliding modes is developed. The neglected actuator dynamics is considered to be the main cause of chattering in real systems. The magnitude of oscillations in nonlinear systems with unmodeled fast nonlinear actuators driven by second-order sliding-mode control generalized suboptimal (2-SMC G-SO) algorithms is evaluated. Sufficient conditions for the existence of orbitally stable periodic motions are found in terms of the properties of corresponding PoincarÉ maps. For linear systems driven by 2-SMC G-SO algorithms, analysis tools based on the frequency-domain methods are developed. The first of these techniques is based on the describing function method and provides for a simple approximate approach to evaluate the frequency and the amplitude of possible periodic motions. The second technique represents a modified Tsypkin's method and provides for a relatively simple, theoretically exact, approach to evaluate the periodic motion parameters. Examples of analysis and simulation results are given throughout this paper. Une approche systématique à l'analyse de vibration dans les systèmes avec les modes coulissants de second ordre est développée. La dynamique négligée de déclencheur est considérée la cause principale de la vibration dans de vrais systèmes. L'importance d'oscillations dans les systèmes non linéaires avec les déclencheurs non linéaires rapides unmodeled conduits par des algorithmes suboptimaux généralisés par commande de second ordre de glisser-mode (2-SMC G-SO) est évaluée. Des conditions suffisantes pour l'existence des mouvements périodiques orbitally stables sont trouvées en termes de propriétés des cartes correspondantes de PoincarÉ. Pour les systèmes linéaires conduits par des algorithmes de 2-SMC G-SO, des outils d'analyse basés sur les méthodes de domaine fréquentiel sont développés. Le premier de ces techniques est basé sur la méthode de fonction de description et prévoit un simple rapproche l'approche pour évaluer la fréquence et l'amplitude de mouvements périodiques possibles. La deuxième technique représente la méthode d'un Tsypkin modifié et prévoit relativement un simple, théoriquement exact, s'approchent pour évaluer les paramètres de mouvement périodique. Des exemples des résultats d'analyse et de simulation sont donnés dans tout ce document. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Vibrations -- Systèmes En ligne : i.boiko@ieee.org, lfridman@servidor.unam.mx, pisano@diee.unica.it, eusai@diee.un [...]

Output–Feedback Regulation of the Contact-Force in High-Speed Train Pantographs / Pisano, Alessandro in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 126 N° 1 (Mars 2004) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 1 (Mars 2004) . - 82-87 p. Titre : Output–Feedback Regulation of the Contact-Force in High-Speed Train Pantographs Titre original : Règlement de Rétroaction de Rendement de la Force de Contact dans des Pantographes de Train à Grande Vitesse Type de document : texte imprimé Auteurs : Pisano, Alessandro, Auteur ; Usai, Elio, Auteur Article en page(s) : 82-87 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Transport  de  train  de  grande  vitesse  Variation  de  la  force  Variation  de  rigidité  Système  de  suspension  Oscillation  mécanique  Pantographe  actif Index. décimale : 629.8 Résumé : One of the main problems in high-speed train transportation systems is to counteract the fast variations of the contact force between the catenary and the pantograph collector end. The variation of the catenary equivalent stiffness, due to the suspending system, originates mechanical oscillations whose frequency and magnitude are larger and larger as the train speed increases. Such oscillations cause electric arcs that damage the mechanical structure and compromise the collection of the current from the supply wire, degradating the overall performance. Active pantographs offer the possibility of affecting the contact force evolution by suitably modifying a control torque applied at the lower arm of the pantograph. We consider the equivalent stiffness of the catenary as an uncertainty to compensate for by suitable robust control techniques, and, under the assumption that a noisy measure of the actual contact force is available, we propose an output-feedback control scheme based on higher-order sliding modes and high-gain observers. That combination allows for an almost-complete rejection of the undesired oscillations of the contact force, as confirmed by simulations, and is very attractive for real-time implementation purposes, due to its simplicity and robustness. Un des problèmes principaux dans des systèmes de transport de train à grande vitesse doit contrecarrer les variations rapides de la force de contact entre la caténaire et l'extrémité de collecteur de pantographe. La variation de la rigidité équivalente caténaire, due au système de suspension, lance les oscillations mécaniques dont fréquence et la grandeur sont plus grande et plus grande à mesure que la vitesse de train augmente. De telles oscillations causent les arcs électriques qui endommagent la structure mécanique et compromettent la collection du courant du fil d'approvisionnement, degradating l'exécution globale. Les pantographes actifs offrent la possibilité d'affecter l'évolution de force de contact en modifiant convenablement un couple de commande appliqué au bras inférieur du pantographe. Nous considérons la rigidité équivalente de la caténaire comme incertitude compenser par des techniques robustes appropriées de commande, et, dans la prétention qu'une mesure bruyante de la force réelle de contact est disponible, nous proposons un arrangement de commande de rétroaction de rendement basé sur des modes coulissants d'ordre plus supérieur et de hauts observateurs de gain. Que la combinaison tient compte d'un rejet presque complet des oscillations peu désirées de la force de contact, comme confirmé par des simulations, et est très attrayante pour l'exécution en temps réel, en raison de sa simplicité et robustesse. En ligne : pisano@diee.unica.it, eusai@diee.unica.it [article] Output–Feedback Regulation of the Contact-Force in High-Speed Train Pantographs = Règlement de Rétroaction de Rendement de la Force de Contact dans des Pantographes de Train à Grande Vitesse [texte imprimé] / Pisano, Alessandro, Auteur ; Usai, Elio, Auteur . - 82-87 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 1 (Mars 2004) . - 82-87 p. Mots-clés : Transport  de  train  de  grande  vitesse  Variation  de  la  force  Variation  de  rigidité  Système  de  suspension  Oscillation  mécanique  Pantographe  actif Index. décimale : 629.8 Résumé : One of the main problems in high-speed train transportation systems is to counteract the fast variations of the contact force between the catenary and the pantograph collector end. The variation of the catenary equivalent stiffness, due to the suspending system, originates mechanical oscillations whose frequency and magnitude are larger and larger as the train speed increases. Such oscillations cause electric arcs that damage the mechanical structure and compromise the collection of the current from the supply wire, degradating the overall performance. Active pantographs offer the possibility of affecting the contact force evolution by suitably modifying a control torque applied at the lower arm of the pantograph. We consider the equivalent stiffness of the catenary as an uncertainty to compensate for by suitable robust control techniques, and, under the assumption that a noisy measure of the actual contact force is available, we propose an output-feedback control scheme based on higher-order sliding modes and high-gain observers. That combination allows for an almost-complete rejection of the undesired oscillations of the contact force, as confirmed by simulations, and is very attractive for real-time implementation purposes, due to its simplicity and robustness. Un des problèmes principaux dans des systèmes de transport de train à grande vitesse doit contrecarrer les variations rapides de la force de contact entre la caténaire et l'extrémité de collecteur de pantographe. La variation de la rigidité équivalente caténaire, due au système de suspension, lance les oscillations mécaniques dont fréquence et la grandeur sont plus grande et plus grande à mesure que la vitesse de train augmente. De telles oscillations causent les arcs électriques qui endommagent la structure mécanique et compromettent la collection du courant du fil d'approvisionnement, degradating l'exécution globale. Les pantographes actifs offrent la possibilité d'affecter l'évolution de force de contact en modifiant convenablement un couple de commande appliqué au bras inférieur du pantographe. Nous considérons la rigidité équivalente de la caténaire comme incertitude compenser par des techniques robustes appropriées de commande, et, dans la prétention qu'une mesure bruyante de la force réelle de contact est disponible, nous proposons un arrangement de commande de rétroaction de rendement basé sur des modes coulissants d'ordre plus supérieur et de hauts observateurs de gain. Que la combinaison tient compte d'un rejet presque complet des oscillations peu désirées de la force de contact, comme confirmé par des simulations, et est très attrayante pour l'exécution en temps réel, en raison de sa simplicité et robustesse. En ligne : pisano@diee.unica.it, eusai@diee.unica.it