Self-Oscillations in Dynamic Systems (eBook)
XIV, 158 Seiten
Springer International Publishing (Verlag)
978-3-319-23303-1 (ISBN)
This monograph presents a simple and efficient two-relay control algorithm for generation of self-excited oscillations of a desired amplitude and frequency in dynamic systems. Developed by the authors, the two-relay controller consists of two relays switched by the feedback received from a linear or nonlinear system, and represents a new approach to the self-generation of periodic motions in underactuated mechanical systems.
The first part of the book explains the design procedures for two-relay control using three different methodologies - the describing-function method, Poincaré maps, and the locus-of-a perturbed-relay-system method - and concludes with stability analysis of designed periodic oscillations.
Two methods to ensure the robustness of two-relay control algorithms are explored in the second part, one based on the combination of the high-order sliding mode controller and backstepping, and the other on higher-order sliding-modes-based reconstruction of uncertainties and their compensation where Lyapunov-based stability analysis of tracking error is used. Finally, the third part illustrates applications of self-oscillation generation by a two-relay control with a Furuta pendulum, wheel pendulum, 3-DOF underactuated robot, 3-DOF laboratory helicopter, and fixed-phase electronic circuits.
Self-Oscillations in Dynamic Systems will appeal to engineers, researchers, and graduate students working on the tracking and self-generation of periodic motion of electromechanical systems, including non-minimum-phase systems. It will also be of interest to mathematicians working on analysis of periodic solutions.
Introduction.- Part I: Design of Self-Oscillations using Two-Relay Controller.- Describing Function-Based Design of TRC for Generation of Self-Oscillation.- Poincaré Maps Based Design.- Self-Oscillation via Locus of a Perturbed Relay System Design (LPRS).- Part II: Robustification of the Self-Oscillation Generated by Two-Relay Controller.- Robustification of the Self-Oscillation via Sliding Modes Tracking Controllers.- Output-Based Robust Generation of Self-Oscillations.- Part III: Applications.- Generating Self-Oscillations in Furuta Pendulum.- Three Link Serial Structure Underactuated Robot.- Generation of Self-Oscillations in Systems with Double Integrator.- Fixed-Phase Loop (FPL).- Appendix A: Describing Function.- Appendix B: The Locus of a Perturbed Relay System (LPRS).- Appendix C: Poincaré Map.- Appendix D: Output Feedback.- References.- Index.
Erscheint lt. Verlag | 1.10.2015 |
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Reihe/Serie | Systems & Control: Foundations & Applications |
Zusatzinfo | XIV, 158 p. 62 illus., 4 illus. in color. |
Verlagsort | Cham |
Sprache | englisch |
Themenwelt | Mathematik / Informatik ► Mathematik |
Technik | |
Schlagworte | Nonlinear Systems • Self-excited oscillations • Two-relay controller • Underactuated mechanical systems • Variable Structure Systems |
ISBN-10 | 3-319-23303-3 / 3319233033 |
ISBN-13 | 978-3-319-23303-1 / 9783319233031 |
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