21 research outputs found

    Non-uniform Multi-rate Estimator based Periodic Event-Triggered Control for resource saving

    Full text link
    [EN] This paper proposes a systematic non-uniform multi-rate estimation and control framework for a periodic event-triggered system which is subject to external disturbance and sensor noise. When the disturbance dynamic model is available, and in order to efficiently estimate the state variable and disturbance from non-uniform slow-rate measurements, a time-varying Kalman filter is designed. When the disturbance dynamic model is not available, a disturbance observer is proposed as an alternative approach. Both the Kalman filter and the disturbance observer are proposed in a non-uniform multi-rate format. Such disturbance estimation enables faster controller updating in spite of slower measurement. Interlacing techniques are used in the control system to uniformly distribute the computational load at each fast sampling instance. Compared to the conventional time-triggered sampling paradigm, the control solution is able to reduce the resource utilization, while maintaining a satisfactory control performance. The proposed control solution will reduce the number of transmissions among devices, which enhances the energy and computational efficiency. Simulation results are provided to validate the effectiveness and benefits of the proposed control algorithms. (C) 2018 Elsevier Inc. All rights reserved.This research work has been developed as a result of a mobility stay funded by the Fulbright Visiting Scholar Program of the Fulbright Commission and the Spanish Ministry of Education under Programa Estatal de Promoción del Talento y su Empleabilidad en I+D+i, Subprograma Estatal de Movilidad, del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2013 2016 . In addition, the work is funded by European Commission as part of Project H2020-SEC-2016-2017 - Topic: SEC-20-BES-2016 - Id: 740736 - C2 Advanced Multi-domain Environment and Live Observation Technologies (CAMELOT). Part WP5 supported by Tekever ASDS, Thales Research and Technology, Viasat Antenna Systems, Universitat Politècnica de València, Fundação da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Ministério da Defensa Nacional - Marinha Portuguesa, Ministério da Administração Interna Guarda Nacional Republicana.Cuenca, Á.; Zheng, M.; Tomizuka, M.; Sanchez, S. (2018). Non-uniform Multi-rate Estimator based Periodic Event-Triggered Control for resource saving. Information Sciences. 459:86-102. https://doi.org/10.1016/J.INS.2018.05.038S8610245

    Design and implementation of event-based multi-rate controllers for networked control systems

    Full text link
    Tesis por compendio[ES] Con esta tesis se pretende dar solución a algunos de los problemas más habituales que aparecen en los Sistemas de control basados en red (NCS) como son los retardos variables en el tiempo, las pérdidas y el desorden de paquetes, y la restricción de ancho de banda y de recursos computacionales y energéticos de los dispositivos que forman parte del sistema de control. Para ello se ha planteado la integración de técnicas de control multifrecuencial, de control basado en paquetes, de control basado en predictor y de control basado en eventos. Los diseños de control realizados se han simulado utilizando Matlab-Simulink y Truetime, se ha analizado su estabilidad mediante LMIs y QFT, y se han validado experimentalmente en un péndulo invertido, un robot cartesiano 3D y en robots móviles de bajo coste. El artículo 1 aborda el control basado en eventos, el cual minimiza el ancho de banda consumido en el NCS mediante un control basado en eventos periódicos y presenta un método para obtener sus parámetros óptimos para el sistema específico en que se utilice. Los artículos 2, 4 y 6 añaden el control basado en paquetes, así como el control multifrecuencia, que aborda problemas de falta de datos por bajo uso del sensor y los retardos, pérdidas y desórdenes de paquetes en la red. También afrontan, mediante tecnicas de predicción basadas en un filtro de Kalman multifrecuencia variable en el tiempo, los problemas de ruido y perturbaciones, así como la observación de los estados completos del sistema. El artículo 7 hace frente a un modelo no lineal que utiliza las anteriores soluciones junto con un filtro de Kalman extendido para presentar otro tipo de estructura para un vehículo autónomo que, gracias a la información futura obtenida mediante estas técnicas, puede realizar de forma remota tareas de alto nivel como es la toma de decisiones y la monitorización de variables. Los artículos 3 y 5, presentan una forma de obtener y analizar la respuesta en frecuencia de sistemas SISO multifrecuencia y estudian su comportamiento ante ciertas incertidumbres o problemas en la red haciendo uso de procedimientos QFT.[CA] Amb aquesta tesi es pretén donar solució a alguns dels problemes més habituals que apareixen als Sistemes de Control Basats en xarxa (NCS) com son els retards d'accés i transferència variables en el temps, les pèrdues y desordenament de paquets, i la restricció d'ampli de banda així com de recursos computacionals i energètics dels dispositius que foment part del sistema de control. Per tal de resoldre'ls s'ha plantejat la integració de tècniques de control multifreqüencial, de control basat en paquets, de control basat en predictor i de control basat en events. Els dissenys de control realitzats s'han simulat fent ús de Matlab-Simulink i de TrueTime, s'ha analitzat la seua estabilitat mitjançant LMIs i QFT, i s'han validat experimentalment en un pèndul invertit, un robot cartesià 3D i en robots mòbils de baix cost. L'article 1 aborda el control basat en events, el qual minimitza l'ampli de banda consumit a l'NCS mitjançant un control basat en events periòdics i presenta un mètode per a obtindré els seus paràmetres òptims per al sistema específic en el qual s'utilitza. Els articles 2, 4 i 6 afegeixen el control basat en paquets, així com el control multifreqüència, que aborda problemes de falta de dades per el baix us del sensor i els retards, pèrdues i desordre de paquets en la xarxa. També afronten, mitjançant tècniques de predicció basades en un filtre de Kalman multifreqüència variable en el temps. Els problemes de soroll i pertorbacions, així com la observació dels estats complets del sistema. L'article 7 fa referència a un model no lineal que utilitza les anteriors solucions junt a un filtre de Kalman estès per a presentar altre tipus d'estructura per a un vehicle autònom que, gracies a la informació futura obtinguda mitjançant aquestes tècniques, pot realitzar de manera remota tasques d'alt nivell com son la presa de decisions i la monitorització de variables. Els articles 3 y 5 presenten la manera d'obtindre i analitzar la resposta en frequencia de sistemes SISO multifreqüència i estudien el seu comportament front a certes incerteses o problemes en la xarxa fent us de procediments QFT.[EN] This thesis attempts to solve some of the most frequent issues that appear in Networked Control Systems (NCS), such as time-varying delays, packet losses and packet disorders and the bandwidth limitation. Other frequent problems are scarce computational and energy resources of the local system devices. Thus, it is proposed to integrate multirate control, packet-based control, predictor-based control and event-based control techniques. The control designs have been simulated using Matlab-Simulink and Truetime, the stability has been analysed by LMIs and QFT, and the experimental validation has been done on an inverted pendulum, a 3D cartesian robot and in low-cost mobile robots. Paper 1 addresses event-based control, which minimizes the bandwidth consumed in NCS through a periodic event-triggered control and presents a method to obtain the optimal parameters for the specific system used. Papers 2, 4 and 6 include packet-based control and multirate control, addressing problems such as network delays, packet dropouts and packet disorders, and the scarce data due to low sensor usage in order to save battery in sensing tasks and transmissions of the sensed data. Also addressed, is how despite the existence of measurement noise and disturbances, time-varying dual-rate Kalman filter based prediction techniques observe the complete state of the system. Paper 7 tackles a non-linear model that uses all the previous solutions together with an extended Kalman filter to present another type of structure for an autonomous vehicle that, due to future information obtained through these techniques, can remotely carry out high level tasks, such as decision making and monitoring of variables. Papers 3 and 5, present a method for obtaining and analyzing the SISO dual-rate frequency response and using QFT procedures to study its behavior when faced with specific uncertainties or network problems.This work was supported by the Spanish Ministerio de Economía y Competitividad under Grant referenced TEC2012-31506.Alcaina Acosta, JJ. (2020). Design and implementation of event-based multi-rate controllers for networked control systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/159884TESISCompendi

    Ramon Llull's Ars Magna

    Get PDF

    Machine Learning

    Get PDF
    Machine Learning can be defined in various ways related to a scientific domain concerned with the design and development of theoretical and implementation tools that allow building systems with some Human Like intelligent behavior. Machine learning addresses more specifically the ability to improve automatically through experience

    Lebesgue Sampling with a Kalman Filter in Wireless Sensors for Smart Appliance Networks

    No full text
    corecore