Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers (전자공학회논문지)

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Design of Adaptive Controller to Compensate Dynamic Friction for a Benchmark Robot

벤치마크 로봇의 동적 마찰 보상을 위한 적응 제어기 설계

  • Received : 2013.09.16
  • Published : 2014.01.25
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Abstract

Friction force on robot systems is highly nonlinear and especially disturbs precise control of the robots at low speed. This paper deals with the dynamic friction compensation problem of a well-known one-link benchmark robot system. We consider the LuGre model because the model can successfully represent dynamic characteristics and various effects of friction phenomenon. The proposed controller is constructed as two parts. An adaptive controller based on dual observers is used to estimate and compensate the dynamic friction. In order to attenuate the friction estimation error and other disturbances, PI observer is additionally designed. Through the computer simulations with the benchmark system, this paper first examines the effects of nonlinear dynamic friction on the control performance of the benchmark robot system. Next, it is shown that the control performance against the dynamic friction is improved by using the proposed controller.

로봇 시스템에 작용하는 마찰력은 비선형 형태이며 특히 저속에서의 정밀 제어를 어렵게 만든다. 본 논문에서는 로봇 연구에서 자주 활용되고 있는 벤치마크 로봇 시스템의 단축 모델에 대한 동적 마찰 보상 문제를 다룬다. 마찰 모델은 동적 특성 및 다양한 효과를 나타낼 수 있도록 비선형 동적 모델인 LuGre 모델을 고려한다. 본 논문에서 제안하는 제어기는 두 부분으로 구성된다. 동적 마찰의 추정 및 보상을 위해 Dual 관측기 기반의 적응 제어기를 사용한다. 마찰 추정 오차 및 나머지 외란을 보상하기 위해 PI 관측기를 추가로 설계한다. 모의실험을 통해 비선형 동적 마찰이 벤치마크 로봇 시스템의 제어 성능에 미치는 영향을 확인하고 제안된 제어기를 사용함으로써 동적 마찰에 대한 제어 성능이 향상됨을 보인다.

Keywords

References

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