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dc.contributor.advisor Eun, Yong Soon -
dc.contributor.author Won, Yu Chang -
dc.date.accessioned 2016-02-12T07:47:17Z -
dc.date.available 2016-02-12T07:47:17Z -
dc.date.issued 2016 -
dc.identifier.uri http://dgist.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002229709 -
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/20.500.11750/990 -
dc.description.abstract Using a packet switching network is an effective way to construct systems that use multi-actuators and sensors; however, the structural characteristics of a packet switching network, i.e., packet loss and packet transient time delay, affect the control performance of the systems that use a packet switching network. The model based predictive control scheme compensates well for the effect of the packet transient time delay, and the effect of packet loss as long as the resulting maximum delay is known; however, existing work has not considered external disturbance. External disturbance represents the unexpected control input factors on the operation environment. This thesis analyzes the effects of external disturbance on the model based predictive control system.
In conventional feedback control systems, disturbance does not affect system stability; however, in systems with model based predictive control method, external disturbance may destabilize the control system. Existing work on model based predictive control does not properly analyze the above mentioned phenomenon.
We use a lifting technique with current states, delayed states, and prediction error, in order to analyze closed loop system stability and performance with external disturbance. We show that the system matrix with lifted states define the closed loop stability.
The results are validated experimentally on a Ball Balancer control system with time delay. The control system with a controller designed using the stability analysis of this thesis, exhibits stable behavior despite external disturbance and compensates for the performance loss due to time delay. ⓒ 2016 DGIST
en_US
dc.description.tableofcontents 1 Introduction 1 --
1.1 Risk Factors of NCSs 2 --
1.2 Motivation 2 --
1.3 Thesis Outline 3 --
2 Background 5 --
2.1 Time Delay in Discrete Systems 6 --
2.2 Tracking Control Systems 9 --
2.3 Model Based Predictive Control Concept 11 --
3 Stability Analysis for Model Based Predictive Control Systems 13 --
3.1 Effect of External Disturbance 14 --
3.2 Remodeling to Augmented Systems 16 --
3.3 Numerical Simulation Results 17 --
4 Validation with a Ball Balancer 25 --
4.1 System Construction 26 --
4.2 Experimentation Results 31 --
5 Conclusion 35 --
A Numerical Simulation Matlab Codes 37 --
A.1 Model based predictive control system setup 37 --
A.2 Find safety reason 39 --
A.3 Simulink file 40 --
Bibliography 45
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dc.language.iso en en_US
dc.publisher DGIST en_US
dc.subject Networked Control Systems en_US
dc.subject Model Based Predictive Control en_US
dc.subject Time Delay en_US
dc.subject Stability en_US
dc.subject 네트워크 제어 시스템 -
dc.subject 모델 기반 예측 제어 -
dc.subject 시간지연 -
dc.subject 안정성 -
dc.title Stability Analysis for Model Based Predictive Control System with Network Induced Delay and External Disturbance en_US
dc.title.alternative 모델 기반 예측 제어 시스템의 네트워크로 인한 지연과 외부 외란에 대한 안정성 분석 -
dc.type Thesis en_US
dc.identifier.doi 10.22677/thesis.2229709 -
dc.description.alternativeAbstract 네트워크 제어 시스템의 시간지연 문제는 제어 시스템의 성능에 영향을 미칠 뿐 아니라 안정성에도 영향을 미친다. 이 때, 모델 기반 예측 제어 기법을 이용하면 임의의 시간 지연에 의해 불안정해진 시스템의 안정성을 보장할 수 있으며, 제어 성능 또한 완벽하게 복원할 수 있다. 하지만 외란에 의해 예측 값에 오차가 발생하면, 시간지연과 예측 값의 오차가 복합적으로 작용해 시스템의 안정성을 보장할 수 없게 된다.
본 논문은 이 문제를 해결하기 위해 상수 시간 지연과 외부 외란이 발생하는 경우의 모델 기반 에측 제어시스템을 분석하였다. 분석의 결과는 다음과 같다. 상수 시간 지연의 경우 외란을 포함한 모델 기반 예측 제어 시스템의 안정성은 예측 값의 오차와 시간 지연의 상태들을 하나로 묶어 분석하면 시스템의 안정성을 확인 할 수 있다.
간단한 예제와 시뮬레이션을 통해 상수 시간지연과 외란에 대한 모델 기반 예측 제어 기법의 효용성을 보이며, 본 논문의 시스템 안정성 분석 방법에 대한 검증을 실시하였다. 또한 실제 시스템을 구현하고, 실험을 통해 본 논문의 결과를 검증하였다. ⓒ 2016 DGIST
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dc.description.degree Master -
dc.contributor.department Information and Communication Engineering -
dc.contributor.coadvisor Chang, Dong Eui -
dc.date.awarded 2016. 2 -
dc.publisher.location Daegu -
dc.description.database dCollection -
dc.contributor.alternativeDepartment 대학원 정보통신융합공학전공 -
dc.contributor.affiliatedAuthor Won, Yu Chang -
dc.contributor.affiliatedAuthor Eun, Yong Soon -
dc.contributor.alternativeName 원유창 -
dc.contributor.alternativeName 은용순 -
dc.contributor.alternativeName 장동의 -
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Department of Electrical Engineering and Computer Science Theses Master

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