International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.3
no.2
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pp.217-224
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2005
Generally, the underwater flight vehicle (UFV) depth control system operates with the following problems: it is a multi-input multi-output (MIMO) system because the UFV contains both pitch and depth angle variables as well as multiple control planes, it requires robustness because of the possibility that it may encounter uncertainties such as parameter variations and disturbances, it requires a continuous control input because the system that has reduced power consumption and acoustic noise is more practical, and further, it has the speed dependency of controller parameters because the control forces of control planes depend on the operating speed. To solve these problems, an adaptive fuzzy sliding mode controller (AFSMC), which is based on the decomposition method using expert knowledge in the UFV depth control and utilizes a fuzzy basis function expansion (FBFE) and a proportional integral augmented sliding signal, is proposed. To verify the performance of the AFSMC, UFV depth control is performed. Simulation results show that the AFSMC solves all problems experienced in the UFV depth control system online.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.4
no.1
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pp.45-55
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1998
In this paper, a robust path tracker and depth controller of Autonomous Underwater Vehicle based on sliding mode control is presented. We have also designed augmented equivalent control inputs by analyzing the sliding mode with the reaching mode. This can enhance the reaching rate, and improve chattering problems, that is, noise caused by the control plane actuator of the vehicle, which is one of the problems that occur when sliding mode control is used. Also to resolve the steady state error generated in the path tracker under current effect, a modified sliding plane is constructed. Also a redesigned sliding plane and control input using transformation matrix is proposed to do easy design of MIMO depth controller. For state variables that cannot be measured directly, reduced order sliding mode control is used to design an observer. The performance of designed path tracker and depth controller is investigated by computer simulation. The results show that the proposed control system has robust performance to parameter variation, modelling error and disturbance.
The depth and heading control of an autonomous underwater vehicle (AUV) are considered to follow the predetermined depth and heading angle. The proposed control algorithm was based on a sliding mode control, using estimated hydrodynamic coefficients. The hydrodynamic coefficients were estimated employing conventional nonlinear observer techniques, such as sliding mode observer and extended Kalman filter. Using the estimated coefficients, a sliding mode controller was constructed for a combined diving and steering maneuver. The simulated results of the proposed control system were compared with those of a control system that employed true coefficients. This paper demonstrated the proposed control system, and discusses the mechanisms that make the system stable and accurately follow the desired depth and heading angle in the presence of parameter uncertainty.
Depth and heading control of an AUV are considered to follow the predetermined depth and heading angle. The proposed control algorithm is designed. based on a sliding mode control using estimated hydrodynamic coefficients. The hydrodynamic coefficients are estimated with conventional nonlinear observer techniques, such as sliding mode observer and extended Kalman filter. By using the estimated coefficients, a sliding mode controller is constructed for the combined diving and steering maneuver. The simulation results of the proposed control system are compared with those of control system with true coefficients. This paper demonstrates the proposed control system, discusses the mechanisms that make the system stable and follows the desired depth and heading angle, accurately, in the presence of parameter uncertainty.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.1
no.1
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pp.25-32
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1995
Nonlinear depth control algorithms for the hovering system of underwater vehicles are presented. In this paper, a nonlinear effect in heave motion for underwater vehicles, a deadzone effect of the flow control valve in the hovering tank and an impact disturbance are considered. In this situation, in order to choose a desirable controller, sliding mode controller and fuzzy sliding mode controller are designed and compared. The computer simulation results show that the fuzzy sliding mode control system is more suitable in order to maintain a desirable depth of an underwater vehicle with a deadzone and impact disturbance.
This paper presents a novel approach to the design of an adaptive fuzzy sliding mode controller for depth control of an autonomous underwater vehicle (AUV). So far, AUV's dynamics are highly nonlinear and the hydrodynamic coefficients of the vehicles are difficult to estimate, because of the variations of these coefficients with different operating conditions. These kinds of difficulties cause modeling inaccuracies of AUV's dynamics. Hence, we propose an adaptive fuzzy sliding mode control with novel fuzzy adaptation technique for regulating vertical positioning in presence of parametric uncertainty and disturbances. In this approach, two fuzzy approximator are employed in such a way that slope of the linear sliding surface is updated by first fuzzy approximator, to shape tracking error dynamics in the sliding regime, while second fuzzy approximator change the supports of the output fuzzy membership function in the defuzzification inference module of fuzzy sliding mode control (FSMC) algorithm. Simulation results shows that, the reaching time and tracking error in the approaching phase can be significantly reduced with chattering problem can also be eliminated. The effectiveness of proposed control strategy and its advantages are indicated in comparison with conventional sliding mode control FSMC technique.
Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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2002.10b
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pp.67-68
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2002
The properties and mechanism of silicon protuberance and groove processing by diamond tip sliding using atomic force microscope (AFM) in atmosphere were studied. To control the height of protuberance and the depth of groove, the processed height and depth depended on load and diamond tip radius were evaluated. Nanoprotuberances and grooves were fabricated on a silicon surface by approximately 100-nm-radius diamond tip sliding using an atomic force microscope in atmosphere. To clarify the mechanical and chemical properties of these parts processed, changes in the protuberance and groove profiles due to additional diamond tip sliding and potassium hydroxide (KOH) solution etching were evaluated. Processed protuberances were negligibly removed, and processed grooves were easily removed by additional diamond tip sliding. The KOH solution selectively etched the unprocessed silicon area. while the protuberances, grooves and flat surfaces processed by diamond tip sliding were negligibly etched. Three-dimensional nanofabrication is performed in this study by utilizing these mechanic-chemically processed parts as protective etching mask for KOH solution etching.
In this study, the sliding wear in spur gears, using Archard's wear model, is analyzed. Formulas of tooth sliding wear depth along the line of action are derived. The tooth profile is modified Id make a smooth transmission of the normal loads and the cylinder profile for reducing the pressure spike is suggested. The sliding wear rate is calculated with these profiling results. We expect these modification methods to contribute to the reduction of sliding wear not only in the root, but the tip of tooth and tooth edge.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.50
no.8
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pp.367-375
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2001
In Underwater Flight Vehicle depth control system, the followings must be required. First, it needs robust performance which can get over modeling error, parameter variation and disturbance. Second, it needs accurate performance which have small overshoot phenomenon and steady state error to avoid colliding with ground surface or obstacles. Third, it needs continuous control input to reduce the acoustic noise and propulsion energy consumption. Finally, it needs interpolation method which can sole the speed dependency problem of controller parameters. To solve these problems, we propose a depth control method using Fuzzy Sliding Mode Controller with feedforward control-plane bias term and Neural Network Interpolator. Simulation results show the proposed method has robust and accurate control performance by the continuous control input and has no speed dependency problem.
In this study, friction-wear test was carried out on the carburized layer depth of a mechanical structure steel SNCM carburized with RX and LPG for 7hrs at $930^{\circ}C$ and also the wear properties of wear loss, wear rate, coefficient of friction, friction force and friction temperature were investigated. The wear properties for carburized layer of SNCM were tested on dry condition at the room temperature by the thrust load of 49~245N range at sliding speed of 0.2m/sec and the sliding speed of 0.2~1.0m/sec range at thrust load of 98N. Wear loss on the depth of carburizing layer was increased with increasing of thrust load and sliding speed, and with decreasing of hardness. The condition of worn surfaces were showed mild wear at less than the thrust load of 98N and sliding speed of 0.6m/sec but were showed severe wear at more than 98N and 0.6m/sec. The friction load and temperature were increased with increasing of thrust load but with increasing sliding speed was appeared minimum at 0.6m/sec. With increasing thrust load the wear rate was increased and the coefficient of friction was decreased, but with increasing sliding speed the wear rate and the coefficient of friction were decreased in 0.2~0.6m/sec and increased in 0.6~1.0m/sec, therefore 0.6m/sec in this testing is a transition velocity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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