Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.32
no.6
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pp.543-551
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2015
In this study, a novel method for dimension measurement of large-scale moving objects using stereo camera with 2-degree of freedom (2-DOF) mechanism is presented. The proposed method utilizes both the advantages of stereo vision technique and the enlarged visibility range of camera due to 2-DOF rotary mechanism in measuring large-scale moving objects. The measurement system employs a stereo camera combined with a 2-DOF rotary mechanism that allows capturing separate corners of the measured object. The measuring algorithm consists of two main stages. First, three-dimensional (3-D) positions of the corners of the measured object are determined based on stereo vision algorithms. Then, using the rotary angles of the 2-DOF mechanism the dimensions of the measured object are calculated via coordinate transformation. The proposed system can measure the dimensions of moving objects with relatively slow and steady speed. We showed that the proposed system guarantees high measuring accuracy with some experiments.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.5
no.6
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pp.744-752
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1999
In this paper, we studied the response characteristics of $\alpha$, $\beta$ separated type, combined type, PI typed, and feedforward type in 2DOF-PID controller through the simulation and the experiments designed with the multivariable flow control system. The parameters $\alpha$ and $\beta$ give an affect to characteristics of controller in separated type but $\gamma$ does not give an affect to the characteristics of 2-DOF PID. The more $\beta$ increases, the more overshoot decreases and especially, in case of PI type represent clearly. The $\alpha$, $\beta$ separated type has a very small overshoot and its magnitudes in 2-DOF PID onctroller increases in order of $\alpha$, $\beta$ combined type, PI type, feedforward type, conventional type. The response characteristics of simulation are similar to that of experiments but the experimental characteristics in the multivariable flow control system has the delayed response. The time delay of response in experiments depends on 2-DOF parameter $\alpha$, $\beta$, $\gamma$ and the overshoot increase as the $\alpha$, $\beta$, $\gamma$ increase. So, we can have a satisfactory response by tuning D gain.
To satisfy the requirement of magnetically suspended control moment gyroscope (MSCMG) that magnetic bearing can provide torque, a novel 4DOF hybrid magnetic bearing (HMB) with integrated structure was designed. Mathematical models of forces and torques are established by using equivalent magnetic circuit method. The current stiffness, displacement stiffness, tilting current stiffness and angular stiffness of the 4DOF hybrid magnetic bearing are derived by the mathematical models. Equivalent magnetic circuit method and finite element method (FEM) simulation results indicate that the force has a good linear relationship with both displacement and current, and the torque has a good linear relationship with angular displacement and current. The novel 4DOF HMB is capable of achieving control in both two radial translational degrees of freedom (DOF) and also two radial rotational DOFs. The 4DOF HMB is well adapted to MSCMG system, exhibiting advantages in the controllable DOF, light weight and easy to control.
Hamza Umar;Christopher Mullen;Soobum Lee;Jaeyun Lee;Jaehoon Kim
Smart Structures and Systems
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v.32
no.6
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pp.383-391
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2023
Energy harvesting in trams may become a prevalent source of passive energy generation due to the high density of vibrational energy, and this may help power structural health monitoring systems for the trams. This paper presents a broadband vibrational energy harvesting device design that utilizes a varied frequency from a tram vehicle using a 2 DOF vibrational system combined with electromagnetic energy conversion. This paper will demonstrate stepwise optimization processes to determine mechanical parameters for frequency tuning to adjust to the trams' operational conditions, and electromagnetic parameters for the whole system design to maximize power output. The initial optimization will determine 5 important design parameters in a 2 DOF vibrational system, namely the masses (m1, m2 (and spring constants (k1, k2, k3). The second step will use these parameters as initial guesses for the second optimization which will maintain the ratios of these parameters and present electrical parameters to maximize the power output from this system. The obtained values indicated a successful demonstration of design optimization as the average power generated increased from 1.475 mW to 17.44 mW (around 12 times).
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.12
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pp.1917-1923
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2010
This study focuses on model identification and a 2-DOF PID control algorithm for cooling processes; a pneumatic butterfly-type control valve is used for this purpose. The mathematical model is a transfer function composed of a time delay and a second-order delay system. The control valve is identified as a first-order delay system with a time delay and included in the controlled plant. From the experimental data sets for a demo plant, the model parameters are identified, and the 2-DOF PID control gains are analytically derived by Kitamori's method. We show via a computer simulation and an experimental test that the performance of the proposed 2-DOF PID control system is better than that of a conventional 1-DOF PID control system.
2-mass system is generally used as controller of the variable-speed to transfer electromotion power to mechanical load such as industrial robot, driving parts of electric vehicle, rolling machine system of steel plant and driving parts of elevator. In this case, PI controller is often used as a velocity controller because of simplicity of system. But PI control algorithm is not enough for obtaining the control characteristics required for this system. To solve this problem, 2-mass system based on the PID controller derives the optimum PID parameters by pole assignment and estimation of the ITAE performance index. In this case, the system have tenacious properties about disturbance, but it causes extreme overshoot and vibration because of rapidly output of controller in early transient response about desired value. And if speed control system is applied by 2-DOF parameter ${\alpha}$, a temporary value, we must induce most suitable parameter by complicate pole assignment and estimation of the ITAE performance index whenever ${\alpha}$ changes. In this paper, to solve this problem we suggest control algorithm to followed exactly value of ${\alpha}$ as 2-DOF parameter by using fuzzy algorithm . So, intelligence algorithm modeled by human knowledge, experience, teachability and judgment follow exact ${\alpha}$ value and it can compose the efficient 2-DOF PID controller to improve following performance, overshoot decrease.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2000.05a
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pp.378-385
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2000
In this paper, we consider to apply of 2-DOF (Degree of Freedom) PID controller at D.C servo motor system. Many control system use I-PD , PID control system. but the position control system have difficulty in controling variable load and changing parameter. We propose neural network 2-DOF PID control system having feature for removal disturbrances and tracking function in the target value point. The back propagation algorithm of neural network used for tuning the 2-DOF parameter(${\alpha}$,${\beta}$,${\gamma}$,η). We investigate the 2-DOF PID control system in the position control system and verify the effectiveness of proposal method through the result of computer simulation.
Park, Jungyul;Kim, Deok-Ho;Kim, Byungkyu;Kim, Taesung;Lee, Kyo-Il
Journal of Mechanical Science and Technology
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v.17
no.9
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pp.1268-1275
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2003
In this paper, a compact 3-DOF mobile microrobot with sub-micron resolution is presented. It has many outstanding features : it is as small as a coin ; its precision is of sub-micrometer resolution on the plane ; it has an unlimited travel range ; and it has simple and compact mechanisms and structures which can be realized at low cost. With the impact actuating mechanism, this system enable both fast coarse motion and highly precise fine motion with a pulse wave input voltage controlled. The 1 -DOF impact actuating mechanism is modeled by taking into consideration the friction between the piezoelectric actuator and base. This modeling technique is extended to simulate the motion of the 3-DOF mobile robot. In addition, experiments are conducted to verify that the simulations accurately represent the real system. The modeling and simulation results will be used to design the model-based controller for the target system. The developed system can be used as a robotic positioning device in the micromanipulation system that determines the position of micro-sized components or particles in a small space, or assemble them in the meso-scale structure.
The deep ocean engineering basin (DOEB) of the Korea Research Institute of Ship and Ocean Engineering (KRISO) is equipped with an extreme-environment reproduction facility that can analyze the motion characteristics of offshore structures and ships. In recent years, there have been requirements for a wide range of six-degree-of-freedom (6-DOF) motion measurements for performing maneuvering tests and free-running tests of target objects (offshore structures or ships). This study introduces the process of developing a wide-area motion measurement technology by incorporating the auto-tracking technology of the towing carriage system to overcome the existing 6-DOF motion measurement limitation. To realize a wide range of motion measurements, the automatic tracking control system of the towing carriage in the DOEB was designed as a speed control method. To verify the control performance, the characteristics of the towing carriage according to the variation in control gain were analyzed. Finally, a wide range of motions was tested using a model test object (a remotely operated vehicle (ROV)), and the wide-area motion measurement technology was implemented using an automatic tracking control system for a towing carriage.
In the thermal power plant, the main steam temperature is typically regulated by the fuel flow rate and the spray flow rate, and the reheater steam temperature is regulated by the gas recirculation flow rate. However, Strictly maintaining the steam temperature can be difficult due to heating value variation to the fuel source, time delay changes in the main steam temperature, the change of the dynamic characteristics in the reheater. Up to the present time, PID Controller has been used to operate this system. However, it is very difficult to achieve an optimal PID gain with no experience, since the gain of the PID controller has to be manually tuned by trial and error. This paper focuses on tuning of the 2-DOF PID Controller on the DCS for steam temperature control using immune based multiobjective approach. The stable range of a 2-DOF parameter for only this system could be found for the start-up procedure and this parameter could be used for the tuning problem. Therefore tuning technique of multiobjective based on immune network algorithms in this paper can be used effectively in tuning 2-DOF PID controllers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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