Describing Functions for Scalar Information Channels Subject to Quantization and Packet Loss

2015 ◽  
Vol 137 (7) ◽  
Author(s):  
Eric Gilbertson ◽  
Franz Hover
Keyword(s):  
Packet Loss ◽  
Linear Quadratic ◽  
Linear Quadratic Gaussian ◽  
Single Input Single Output ◽  
Describing Functions ◽  
Single Output ◽  
Single Input ◽  
Key Steps ◽  
Binary Erasure Channel ◽  
Siso System

Many of today's robot applications depend on wireless communications, whose performance can impact the whole system. To support analysis of feedback control through limited channels, we develop describing functions (DFs) for three variations on the series interconnection of a quantizer, a binary erasure channel, and decoder for a single input single output (SISO) system. The key steps in our derivation hold when the decoder is a linear-quadratic-Gaussian (LQG)-type control, a zero-output decoder, or a hold-output decoder. We confirm the accuracy of the new formulas and provide an example showing limit cycle behavior.

System Identification and Multivariate Controller Design for a Satellite Ultraquiet Isolation Technology Experiment (SUITE)

2002 ◽  
Author(s):  
Alok A. Joshi ◽  
Won-jong Kim
Keyword(s):  
Vibration Isolation ◽  
Transfer Functions ◽  
Controller Design ◽  
Input Output ◽  
Linear Quadratic ◽  
Linear Quadratic Gaussian ◽  
Single Input Single Output ◽  
Single Output ◽  
Single Input ◽  
Six Degree Of Freedom

A mathematical model of a six-degree-of-freedom hexapod system for vibration isolation was derived in the discrete-time domain on the basis of the experimental data obtained from a satellite. Using Box-Jenkins model structure, the transfer functions between six piezoelectric actuator input voltages and six geophone sensor output voltages are identified empirically. The 6×6 transfer function matrix is symmetric, and its off-diagonal terms indicate the coupling among different input/output channels. Though the coupling was observed among various input/output channels up to 10 Hz, the single-input single-output (SISO) controllers were designed neglecting the effect of coupling. The SISO controllers demonstrated limited performance in vibration attenuation. Using multi-input multi-output (MIMO) control techniques such as Linear Quadratic Gaussian (LQG) and H∞, high-order controllers were developed. The simulation results using these controllers obtain 33 dB, and 12 dB attenuation at 5, and 25 Hz corner frequencies, respectively.

scholarly journals Controle multivariável aplicado ao conversor back-to-back

2021 ◽  
Author(s):  
◽  
Igor Dias Neto de Souza
Keyword(s):  
Linear Quadratic Regulator ◽  
Linear Quadratic ◽  
Single Input Single Output ◽  
Multiple Outputs ◽  
Single Output ◽  
Single Input

Este trabalho apresenta um estudo do conversor back-to-back (BTB) na perspectiva multivariável. Sistemas multivariáveis possuem algumas características particulares e, portanto, diferentes de plantas com única entrada e única saída (do inglês, single-input- single-output) (SISO). Logo, antes de estudar o BTB como um sistema de múltiplas entradas e múltiplas saídas (do inglês, multiple-inputs multiple-outputs) (MIMO), o trabalho revisita os principais conceitos de sistemas MIMO e apresenta diretrizes para analisar e controlar sistemas eletrônicos de potência multivariáveis. A principal diferença entre a análise de sistemas SISO e MIMO é a presença de direções. Sistemas MIMO lidam com vetores e, por este motivo, o ganho saída/entrada além de depender da frequência é afetado pela direção do vetor de entrada. Neste sentido, o conceito de valor singular máximo e mínimo são abordados como parte fundamental na análise e controle de plantas multivariáveis. Com a decomposição de valores singulares encontra-se as direções nas quais um sistema não-quadrado não pode ser controlado. A partir de outros conceitos, é possível definir, em plantas que possuem mais saídas que entradas, quais variáveis de saída não podem ser controladas. Neste trabalho é adotado o controle centralizado uma vez que é possível otimizar todo o sistema de controle, o que não é factível na estratégia descentralizada. Neste contexto, o regulador linear quadrático (do inglês, linear quadratic regulator) (LQR) se torna uma alternativa interessante devido às suas propriedades de robustez, desempenho e fácil implementação. O BTB é estudado em duas diferentes aplicações: i) conectado a duas redes elétricas de corrente alternada (CA) e ii) alimentando cargas isoladas. Para cada topologia um modelo detalhado em espaço de estados é desenvolvido e suas principais características analisadas através de ferramentas MIMO. Um projeto sistemático é proposto para direcionar a escolha das matrizes de pesos do LQR utilizado para projetar a lei de controle de ambas estruturas. O critério é baseado na análise da resposta em frequência dos valores singulares das matrizes de sensibilidade, de sensibilidade complementar, de sensibilidade a distúrbios e na minimização de suas normas infinitas. Resultados experimentais são apresentados para validar a abordagem teórica e verificar a eficácia do controle proposto.

Comparative analysis of SISO and wavelength diversity-based FSO systems at different transmitter power levels

2020 ◽  
Vol 0 (0) ◽  
Author(s):  
Varun Srivastava ◽  
Abhilash Mandloi ◽  
Dhiraj Kumar Patel
Keyword(s):  
Optical Signal ◽  
Free Space Optical ◽  
Optical Source ◽  
Transmit Power ◽  
Single Input Single Output ◽  
Transmitter Power ◽  
Single Output ◽  
Communication Links ◽  
Single Input ◽  
Matching Performance

AbstractFree space optical (FSO) communication refers to a line of sight technology, which comprises optical source and detector to create a link without the use of physical connections. Similar to other wireless communication links, these are severely affected by losses that emerged due to atmospheric turbulence and lead to deteriorated intensity of the optical signal at the receiver. This impairment can be compensated easily by enhancing the transmitter power. However, increasing the transmitter power has some limitations as per radiation regulations. The requirement of high transmit power can be reduced by employing diversity methods. This paper presents, a wavelength-based diversity method with equal gain combining receiver, an effective technique to provide matching performance to single input single output at a comparatively low transmit power.

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