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Dynamic Emulation Using an Indirect Control Input / Zhang, Rong in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 127, N° 1 (Mars 2005) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 127, N° 1 (Mars 2005) . - 114-124 p. Titre : Dynamic Emulation Using an Indirect Control Input Titre original : Emulation Dynamique en Utilisant une Entrée Indirecte de Commande Type de document : texte imprimé Auteurs : Zhang, Rong, Auteur ; Alleyne, Andrew G., Auteur Article en page(s) : 114-124 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Controleur  d'émulation  Système  dynamique  Emulation  Signaux  exogènes  Boucle  blockée Index. décimale : 620.1/389 Résumé : This paper presents a generalized framwork to analyze and design controllers for a class of dynamic emulation systems. This class of systems features some structurally distinctive control framworks which inherently limit the available bandwidth for dynamic emulation. The primary focus is on control structures that we define as indirect. This means the signal from the controller does not affect the physical plant directly; it interacts in combination with other exogenous signals to affect a behaivior on the physical system interacting with the emulated load. It is shown that the achievable closed loop performance is limited in a unique way: the high frequency response of the controlled closed loop system converges to the dynamic of the open loop physical plant that is interacting with the emulated load. This paper illustrate the three controller configurations of the indirect emulation and gives guidelines on how to improve the performance within the identified structural limitations. The three configurations are: a feed back design measuring plant output only, a feed forward design measuring an exogenous signal, and a two degree of freedom design combining feedback and feed forward measurements. A detailed analysis in the frequency domain is used to support the experimental results illustrated on a hardware in the loop (HIN) system. The demonstration case is a high bandwidth transient dynamometer to emulate rapidly varying load associated with an earthmoving vehicle powertrain. Cet article présente un travail généralisé de fram pour analyser et concevoir des contrôleurs pour une classe des systèmes dynamiques d'émulation. Cette classe des systèmes comporte quelques travaux structurellement distinctifs de fram de commande qui limitent en soi la largeur de bande disponible pour l'émulation dynamique. Le foyer primaire est sur les structures de commande que nous définissons comme indirect. Ceci signifie que le signal du contrôleur n'affecte pas l'usine physique directement ; il agit l'un sur l'autre en combination avec d'autres signaux exogènes pour affecter un behaivior sur le système physique agissant l'un sur l'autre avec la charge émulée. On lui montre que l'exécution réalisable de boucle bloquée est limitée d'une manière unique : la réponse à haute fréquence du système commandé de boucle bloquée converge au dynamique de l'usine physique de boucle ouverte qui agit l'un sur l'autre avec la charge émulée. Cet article illustrent les trois configurations de contrôleur de l'émulation indirecte et donnent des directives sur la façon dont améliorer l'exécution dans les limitations structurales identifiées. Les trois configurations sont : un rendement de l'installation de mesure de conception de rétroaction seulement, une alimentation pour la conception de salle mesurant un signal exogène, et des deux degrés de combinaison de conception de liberté rétroagissent et alimentent pour des mesures de salle. Une analyse détaillée dans le domaine de fréquence est employée pour soutenir les résultats expérimentaux illustrés sur un matériel dans le système de la boucle (HIN). Le cas de démonstration est un dynamomètre passager de largeur de bande élevée pour émuler la charge rapidement variable liée à un moteur de terrassement de véhicule. En ligne : rzhang@asme.org, alleyne@uiuc.edu [article] Dynamic Emulation Using an Indirect Control Input = Emulation Dynamique en Utilisant une Entrée Indirecte de Commande [texte imprimé] / Zhang, Rong, Auteur ; Alleyne, Andrew G., Auteur . - 114-124 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 127, N° 1 (Mars 2005) . - 114-124 p. Mots-clés : Controleur  d'émulation  Système  dynamique  Emulation  Signaux  exogènes  Boucle  blockée Index. décimale : 620.1/389 Résumé : This paper presents a generalized framwork to analyze and design controllers for a class of dynamic emulation systems. This class of systems features some structurally distinctive control framworks which inherently limit the available bandwidth for dynamic emulation. The primary focus is on control structures that we define as indirect. This means the signal from the controller does not affect the physical plant directly; it interacts in combination with other exogenous signals to affect a behaivior on the physical system interacting with the emulated load. It is shown that the achievable closed loop performance is limited in a unique way: the high frequency response of the controlled closed loop system converges to the dynamic of the open loop physical plant that is interacting with the emulated load. This paper illustrate the three controller configurations of the indirect emulation and gives guidelines on how to improve the performance within the identified structural limitations. The three configurations are: a feed back design measuring plant output only, a feed forward design measuring an exogenous signal, and a two degree of freedom design combining feedback and feed forward measurements. A detailed analysis in the frequency domain is used to support the experimental results illustrated on a hardware in the loop (HIN) system. The demonstration case is a high bandwidth transient dynamometer to emulate rapidly varying load associated with an earthmoving vehicle powertrain. Cet article présente un travail généralisé de fram pour analyser et concevoir des contrôleurs pour une classe des systèmes dynamiques d'émulation. Cette classe des systèmes comporte quelques travaux structurellement distinctifs de fram de commande qui limitent en soi la largeur de bande disponible pour l'émulation dynamique. Le foyer primaire est sur les structures de commande que nous définissons comme indirect. Ceci signifie que le signal du contrôleur n'affecte pas l'usine physique directement ; il agit l'un sur l'autre en combination avec d'autres signaux exogènes pour affecter un behaivior sur le système physique agissant l'un sur l'autre avec la charge émulée. On lui montre que l'exécution réalisable de boucle bloquée est limitée d'une manière unique : la réponse à haute fréquence du système commandé de boucle bloquée converge au dynamique de l'usine physique de boucle ouverte qui agit l'un sur l'autre avec la charge émulée. Cet article illustrent les trois configurations de contrôleur de l'émulation indirecte et donnent des directives sur la façon dont améliorer l'exécution dans les limitations structurales identifiées. Les trois configurations sont : un rendement de l'installation de mesure de conception de rétroaction seulement, une alimentation pour la conception de salle mesurant un signal exogène, et des deux degrés de combinaison de conception de liberté rétroagissent et alimentent pour des mesures de salle. Une analyse détaillée dans le domaine de fréquence est employée pour soutenir les résultats expérimentaux illustrés sur un matériel dans le système de la boucle (HIN). Le cas de démonstration est un dynamomètre passager de largeur de bande élevée pour émuler la charge rapidement variable liée à un moteur de terrassement de véhicule. En ligne : rzhang@asme.org, alleyne@uiuc.edu

Generalized Multivariable Gain Scheduling With Robust Stability Analysis / Zhang, Rong 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) . - 668-687 p. Titre : Generalized Multivariable Gain Scheduling With Robust Stability Analysis Titre original : Gain Multivariable Généralisé Programmant avec l'Analyse Robuste de Stabilité Type de document : texte imprimé Auteurs : Zhang, Rong, Auteur ; Alleyne, Andrew G., Auteur ; Don E. Carter Article en page(s) : 668-687 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Contrôleur  multivariable  Système  non-linéaire  Boucle  bloquée  Système  globale  Stabilité  Térrassement  électrohydraulique  multivariable  Moteur  non-linéaire Index. décimale : 629.8 Résumé : In this work we introduce a methodology for the design of multivariable gain-scheduled controllers for nonlinear systems and an approach for determining the local stability of a nonlinear closed loop system. The gain-scheduled global control is designed by scheduling different local controllers using a Local Controller Network. The individual local controllers are assumed to be LTI MIMO controllers that can be designed via some user-specified multivariable method. In this paper, different portions of outputs from different local controllers are combined into the total control by using interpolation-weighting functions. The variation in the control behavior as a result of the scheduling variable is posed in a robust control framework. The dynamics of the scheduling variables are incorporated into the global control framework as an unstructured uncertainty. This allows the use of computational tools to analyze the stability of the overall global system and verify whether or not a given gain-scheduled approach will remain stable locally. To demonstrate the practical significance of the method, a multivariable electrohydraulic earthmoving powertrain problem is solved using the approach. The nonlinear power train was locally modeled as an LTI MIMO system and a local LTI MIMO controller was designed at each operating point using an [script H][infinity] algorithm. The analysis approach introduced is utilized to verify system stability and is supported closely by experimental results. Dans ce travail nous présentons une méthodologie pour la conception des contrôleurs gagner-programmés multivariables pour des systèmes non-linéaires et une approche pour déterminer la stabilité locale d'un système non-linéaire de boucle bloquée. La commande globale gagner-programmée est conçue en programmant différents contrôleurs locaux en utilisant un réseau local de contrôleur. On assume que les différents contrôleurs locaux sont des contrôleurs de LTI MIMO qui peuvent être conçus par l'intermédiaire d'une certaine méthode multivariable personnalisée par l'utilisateur. En cet article, différentes parties de sorties de différents contrôleurs locaux sont combinées dans toute la commande en employant des fonctions interpolation-pesantes. La variation du comportement de commande en raison de la variable d'établissement du programme est posée dans un cadre robuste de commande. La dynamique des variables d'établissement du programme est incorporée au cadre global de commande comme incertitude non structurée. Ceci permet l'utilisation des outils informatiques d'analyser la stabilité du système global global et de vérifier si une approche gagner-programmée donnée demeurera stable localement. Pour démontrer la signification pratique de la méthode, un problème de terrassement électrohydraulique multivariable de powertrain est résolu en utilisant l'approche. Le moteur non-linéaire a été localement modelé comme système de LTI MIMO et un contrôleur local de LTI MIMO a été conçu à chaque point de fonctionnement en utilisant [ manuscrit H][infinity ] un algorithme. L'approche d'analyse présentée est utilisée pour vérifier la stabilité de système et est soutenue étroitement par des résultats expérimentaux. En ligne : rzhang@asme.org, alleyne@uiuc.edu [article] Generalized Multivariable Gain Scheduling With Robust Stability Analysis = Gain Multivariable Généralisé Programmant avec l'Analyse Robuste de Stabilité [texte imprimé] / Zhang, Rong, Auteur ; Alleyne, Andrew G., Auteur ; Don E. Carter . - 668-687 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 127 N° 4 (Décembre 2005) . - 668-687 p. Mots-clés : Contrôleur  multivariable  Système  non-linéaire  Boucle  bloquée  Système  globale  Stabilité  Térrassement  électrohydraulique  multivariable  Moteur  non-linéaire Index. décimale : 629.8 Résumé : In this work we introduce a methodology for the design of multivariable gain-scheduled controllers for nonlinear systems and an approach for determining the local stability of a nonlinear closed loop system. The gain-scheduled global control is designed by scheduling different local controllers using a Local Controller Network. The individual local controllers are assumed to be LTI MIMO controllers that can be designed via some user-specified multivariable method. In this paper, different portions of outputs from different local controllers are combined into the total control by using interpolation-weighting functions. The variation in the control behavior as a result of the scheduling variable is posed in a robust control framework. The dynamics of the scheduling variables are incorporated into the global control framework as an unstructured uncertainty. This allows the use of computational tools to analyze the stability of the overall global system and verify whether or not a given gain-scheduled approach will remain stable locally. To demonstrate the practical significance of the method, a multivariable electrohydraulic earthmoving powertrain problem is solved using the approach. The nonlinear power train was locally modeled as an LTI MIMO system and a local LTI MIMO controller was designed at each operating point using an [script H][infinity] algorithm. The analysis approach introduced is utilized to verify system stability and is supported closely by experimental results. Dans ce travail nous présentons une méthodologie pour la conception des contrôleurs gagner-programmés multivariables pour des systèmes non-linéaires et une approche pour déterminer la stabilité locale d'un système non-linéaire de boucle bloquée. La commande globale gagner-programmée est conçue en programmant différents contrôleurs locaux en utilisant un réseau local de contrôleur. On assume que les différents contrôleurs locaux sont des contrôleurs de LTI MIMO qui peuvent être conçus par l'intermédiaire d'une certaine méthode multivariable personnalisée par l'utilisateur. En cet article, différentes parties de sorties de différents contrôleurs locaux sont combinées dans toute la commande en employant des fonctions interpolation-pesantes. La variation du comportement de commande en raison de la variable d'établissement du programme est posée dans un cadre robuste de commande. La dynamique des variables d'établissement du programme est incorporée au cadre global de commande comme incertitude non structurée. Ceci permet l'utilisation des outils informatiques d'analyser la stabilité du système global global et de vérifier si une approche gagner-programmée donnée demeurera stable localement. Pour démontrer la signification pratique de la méthode, un problème de terrassement électrohydraulique multivariable de powertrain est résolu en utilisant l'approche. Le moteur non-linéaire a été localement modelé comme système de LTI MIMO et un contrôleur local de LTI MIMO a été conçu à chaque point de fonctionnement en utilisant [ manuscrit H][infinity ] un algorithme. L'approche d'analyse présentée est utilisée pour vérifier la stabilité de système et est soutenue étroitement par des résultats expérimentaux. En ligne : rzhang@asme.org, alleyne@uiuc.edu