This paper presents deterministic and adaptive control laws for two-link flexible arm. The flexible arm has considerable structural flexibility. Because of its flexbility, dynamic equations are very complex and difficult to get, dynamic equations for two-link flexible arm are derived from Bernoulli-Euler beam theory and Lagrangian equation. Using the fact that matrix is skew symmetric, controllers which have a simplified structure with less computational burden are proposed by using Lyapunov stability theory.
In this paper, an exact reshaping method for the motor dynamics of a flexible-joint robot is proposed using an integral manifold approach. Obtaining the exact model for both motor-side and link-side dynamics of a flexible-joint robot is difficult due to its under-actuated nature and complex dynamics. Despite the simple structure of the motor-side dynamics, they are difficult to model accurately for a flexible-joint robot due to motor disturbances, especially when speed reducers such as harmonic drives are installed. An integral manifold feedback control (IMFC) is proposed to reshape the motor dynamics. Based on the integral manifold approach, it is theoretically proved that the IMFC reshapes motor dynamics exactly even with bounded disturbances such as motor friction. The performance of the proposed IMFC is verified experimentally using a single degree-of-freedom flexible-joint robot under gravity conditions.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.6
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pp.471-477
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2000
The position control accuracy of a robot arm is significantly deteriorated when a long arm robot is operated at a high speed. In this case, the robot arm must be modeled as a flexible structure, not a rigid one, and its control system should be designed with its elastic modes taken into account. In this paper, the tip position control scheme of a one-link flexible manipulator using 2-DOF controller with sliding mode is presented. The robot consists of a flexible arm manufactured with a thin aluminium plate, an AC servo motor with a harmonic drive for speed reduction, an optical encoder and a CCD camera as a vision sensor for on-line measuring the tip deflection of the flexible m. Simulation and experimental results of the flexible manipulator with a proposed controller are provided to show the effectiveness of the controller.
The position control accuracy of the robot arm is decreased significantly when a long arm robot is operated at high speed. In this case, the robot arm must be modeled as a flexible structure, not a rigid one, and its control system will be necessarily designed with its elastic modes taken into account. In this paper, the vibration control of a one-link flexible robot arm is presented. The robot system consists of a flexible arm manufactured with thin aluminium plate, AC servomotor with a harmonic drive for speed reduction, optical encoder and accelerometer. The system is modeled with limited number of elastic modes, and its parameters are determined from the results of the experiments. The implemented control schemes are LQ control and sliding mode control. The experiments and digital simulations are carried out to test the validity of the system modeling, controller design, and active control implementation.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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1997.10a
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pp.121-124
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1997
In this paper, applications of self-recurrent neural networks based of adaptive controller to position control of flexible robot link are considered. The self-recurrent neural networks can be used to approximate any continuous function to any desired degree of accuracy and the weights are updated by feedback-error learning algorithm. Therefore, a comparative analysis was mode with linear controller through an simulation. The results are presented to illustrate the advantages and improved performance of the proposed position tracking controller over the conventional linear controller.
The natural frequency of an one-link flexible robot manipulator may be varied due to many kinds of causes and this natural frequency is regarded as the uncertain element. Utilizing measured state the robust controller is designed for bounding every system response within a certain neighborhood of the zero state.
A canonical form observer design method for nonlinear systems is studied. Through this method, an observer of single link robot system with flexible joint is proposed. It is shown through simulation that the system can be stabilized when using the nonlinear feedback linearizing controller and the supposed observer.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.11
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pp.206-212
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2000
This paper presents a hybrid actuator scheme to actively control the end-point position and vibration of a two-link flexible robot arm. Control scheme consists of four different actuators; two servo-motors at the hubs and two piezoceramics bonded to the surfaces of the flexible links. Two sliding hyperplanes are designed for two servo-motors which have time varying parameters to maintain control performance in any configuration. The surface gradients of the hyperplanes are determined by pole assignment technique to guarantee the stability on the hyperplanes themselves. During the motion, undesirable oscillations caused by the torques based on the rigid link dynamics are actively suppressed by applying feedback control voltages to the piezoceramic actuators. Consequently, desired tip motion is achieved. In order to demonstrate the effectiveness of the proposed methodology, experiments are performed for the regulating and tracking control problems.
In this paper, robust vibration control of a one-link flexible robot arm based on variable structure system is discussed. We derive dynamic equations of it using a Lagrangian assumed modes method based on Bernoulli-Euler Beam theory. The optimal sliding surface is designed and the problem of chattering is also solved by the adoption of a continuous control law within a small neighborhood of the switching hyperplane.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.40
no.2
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pp.200-206
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1991
In this paper, an output feedback is used to reduce the effect of the vibration in the control of a flexible one-link robot arm. A PD control method with a time varying gain is proposed to improve the performance of the system in tip deflection and settling time for the step reference input. By making the change of feedback gain smoothly, th input torque can be made smooth. When there is a payload with unknown mass, an interpolation method which uses the inrehgrated value of the transient response of the hub angle is proposed for the estimation of teh payload mass. This method can be used when the reference input is known and we can get highly accurate estimate for the unknown payload. It is also demonstrated that flexible one-link arm can be controlled prettry accurately by an output feedback in a noisy environment without knowing the mass of the payload.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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