In this paper, the position control of a detuned indirect field oriented control (IFOC) induction motor drive is studied. A proposed Simple-Neuro-Controllers (SNCs) are designed and analyzed to achieve high-dynamic performance both in the position command tracking and load regulation characteristics for robotic applications. The proposed SNCs are trained on-line based on the back propagation algorithm with a modified error function. Four SNCs are developed for position, speed and d-q axes stator currents respectively. Also, a synchronous proportional plus integral-derivative (PI-D) two-degree-of-freedom (2DOF) position controller and PI-D speed controller are designed for an ideal IFOC induction motor drive with the desired dynamic response. The performance of the proposed SNCs and synchronous PI-D 2DOF position controllers for detuned field oriented induction motor servo drive is investigated. Simulation results show that the proposed SNCs controllers provide high-performance dynamic characteristics which are robust with regard to motor parameter variations and external load disturbance. Furthermore, comparing the SNC position controller with the synchronous PI-D 2DOF position controller demonstrates the superiority of the proposed SNCs controllers due to attain a robust control performance for IFOC induction motor servo drive system.
This paper describes the mechanism of a new biped machine capable of doing human-robot cooperation work. The biped machine, WABIAN-2 is made of two seven degrees of freedom (DOF) legs, a two DOF waist and no DOF trunk. Its leg system consists of two three DOF ankles, two one DOF knees and two three DOF hips to deal with various walk motions. Its height is about 1.2[m], and its weight is 40[kg]. It is designed with large movable range as a human. Also, a knee stretch walk pattern generation for the biped machine to perform natural walk like a human is discussed in this paper. Its leg motion is compensated by using the motion of its waist. Basic knee stretch walk experiments using WABIAN-2 are conducted on the plane, and the validity of its mechanism and walk pattern generator is verified.
Omnidirectional mobile robots are capable of arbitrary motion in an arbitrary direction without changing the direction of wheels, because they can perform 3 degree-of-freedom (DOF) motion on a 2-dimensional plane. In this research, a new class of an omnidirectional mobile robot is proposed. Since it has synchronously steerable omnidirectional wheels, it is called an omnidirectional mobile robot with steerable omnidirectional wheels (OMR-SOW). It has 3 DOFs in motion and one DOF in steering. One steering DOF can function as a continuously variable transmission (CVT). CVT of the OMR-SOW increases the range of velocity ratio from the wheel velocities to robot velocity, which may improve...
Uma, G.;Umapathy, M.;Kumar, K. Suneel;Suresh, K.;Josephine, A. Maria
Smart Structures and Systems
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v.5
no.3
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pp.279-290
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2009
Two degrees of freedom resonant systems are employed to improve the resonant property of resonant sensor, as compared to a single degree of freedom resonant system. This paper presents design, development and testing of two degrees of freedom resonant sensor. To measure absolute mass, cantilever shaped two different masses (smaller/absorber mass and bigger/drive mass) with identical resonant frequency are mechanically linked to form 2 - Degree-of-Freedom (DOF) resonator which exhibits higher amplitude of displacement at the smaller mass. The same concept is extended for measuring differential quantity, by having two bigger mass and one smaller mass. The main features of this work are the 3 - DOF resonator for differential detection and the microcontroller based closed loop electronics for resonant sensor with piezoelectric sensing and excitation. The advantage of using microcontroller is that the method can be easily extended for any range of measurand.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.49
no.1
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pp.18-25
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2000
In the two-mass servo system driving a load through a flexible shaft, a shaft torsional vibration is often generated. PI controller has been generally used is speed control of such system because of the simplicity of structure and related theory. This paper presents the inertia ratio of the PI servo control system which can be designed by using optimal pole assignment method is fixed. Therefore, it's difficult to obtain the desired control characteristics for different systems only by PI control algorithm. To solve this problems the two-mass speed control system with PID controller is designed by using pole assignment method and an optimum PID parameters are derived by evaluating ITAE(Integral of time multiplied by the absolute error) performance index. But this design method has some problems due to a trade-off between the fast command following property and the attenuation of disturbances and vibrations. In this paper, 2-DOF PID control method which satisfies the command following property, the reduction of overshoot and the property of disturbance rejection at the same time is proposed. This is a practical speed controller using the desired value filter and the feedforward gain. From several simulations, it's clarified that the proposed 2-DOF PID controller is useful for the two-mass system, in comparison with the conventional PID controller.
The three-mode PID controller is widely used in plant because control algorithm is simple and tuning method is general. But the conventional PID controller can not have the both purpose of setpoint tracking and disturbance rejection at the same time. In this paper, we studied the application 2DOF PID controller to pneumatic control valve through simulation and experiments. Results are Presented a satisfactory response
Takegami, E.;Tomioka, S.;Watanabe, K.;Higuchi, K.;Nakano, K.;Kajikawa, T.
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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2004.08a
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pp.232-237
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2004
In many application of DC-DC converters, loads cannot be specified in advance, i.e., their amplitudes are suddenly changed from the zero to the maximum rating. Generally, design conditions are changed for each load and then each controller is re-designed. Then, a so-called robust DC-DC converter which can cover such extensive load changes and also input voltage changes with one controller is needed. Analog control IC is used usually for the controller of DC-DC converter. Simple integral control etc. are performed with the analog control IC. However it is difficult to retain sufficient robustness of DC-DC converter by these techniques. The authors proposed the method of designing an approximate 2-degree-of-freedom (2DOF) controller of DC-AC converter. This controller has an ability to attain sufficient robustness against extensive load and DC power supply changes. For applying this approximate 2DOF controller to DC-DC converter, it is necessary to improve the degree of approximation for better robustness. In this paper, we propose a method of designing good approximate 2DOF digital controller which makes the control bandwidth wider, and at the same time makes a variation of the output voltage very small at a sudden change of resistive load. The proposed good approximate 2DOF digital controller is actually implemented on a DSP and is connected to a DC-DC converter. Experimental studies demonstrate that this type digital controller can satisfy given specifications.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.23
no.6
s.165
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pp.931-942
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1999
This paper develops a 3 DOF vehicle model which includes lateral, roll and yaw motion to study a 4WS vehicle. The model is used for the simulation of a 4WS vehicle behavior, and to derive a control algorithm for rear wheel steering. This paper uses a feedforward plus feedback control scheme to compute a rear wheel steering angle. The feedforward control scheme for computing the first rear wheel steering angle uses a gain which is acquired by multiplying a proper value on a gain to maintain a zero sideslip angle. The feedback control scheme for computing the second rear wheel steering angle uses fuzzy logic and model following control scheme. A linear 2 DOF model is used as a reference model for model following control, and is derived from the developed 3 DOF model by neglecting sprung mass roll motion. A reference state variable is yaw rate, and is computed using the linear 2 DOF model. J-turn and lane change maneuver simulation are performed to show the effectiveness of the developed control scheme. The simulation results show that the 4WS vehicle with the developed control scheme has much better performance in yaw rate, lateral acceleration, roll angle, and sideslip angle than the 2WS vehicle. Also, the results show that the performance of the developed control is close to the one of an optimal control which assumes all states are perfect.
biped robots are expected to robustly traverse terrain with various unknown surfaces. The robot will occasionally encounter the unexpected events in made-for human environments. The slipping is a very real and serious problem in the unexpected events. The robot system must respond to the unexpected slipping after it has occurred and before control is lost. This paper proposes a reflex control method for biped robots to recover from slipage. Computer simulations with the 6-DOF environment model which consists of nonlinear dampers, nonlinear springs, and linear springs, show that the proposed method is effective in preventing fall-down due to slippage.
The most important thing in acontainer terminal is to handle the cargo effectively in the limited time available. To achieve this objective, many strategies have been introduced and applied. To create an automated container terminal, it is necessary for the cargo handling equipment to be equipped with more intelligent control systems. From the middle of the 1990's, automated rail-mounted gantry cranes (RMGC) and rubber-tired gantry cranes (RTG) have been widely used to handle containers in yards. Recently, many pieces of equipment, like CCD cameras and sensors, have beenmounted in these cranes to cope with the automated terminal environment. In this paper, we try to support the development of more intelligent automated cranes, which allow for more effective cargo handling in yards. For this purpose, the modeling, tracking control, anti-sway system design, skew motion suppressing, and complicated motion control and suppressing problems must be considered. Especially, in this paper, the system modeling and a new tracking control approach are discussed, and an experimental study is performed based on a two-degree-of-freedom (2DOF) servosystem design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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