In order to realize the multi-objective control of single-input multi-output nonlinear differential algebraic system (NDAS) and to improve the dynamic characteristics and static accuracy, a design method of nonlinear control with multi-objective feedback (NCMOF) is proposed, the principium of this method to arrange system poles, as well as its nature to coordinate dynamic characteristics and static accuracy of the system are analyzed in detail. Through NCMOF design method, the multi-objective control of the system is transformed into linear space, and then it is effectively controlled under the nonlinear feedback control law, the problem to balance all control objectives caused by less input and more output of the system thus is solved. Applying NCMOF design method to generator excitation system, the nonlinear excitation control law with terminal voltage, active power and rotor speed as objective outputs is designed. Simulation results show that NCMOF can not only improve the dynamic characteristics of generator, but also damp the mechanical oscillation of a generator in transient process. Moreover, NCMOF can control the terminal voltage of the generator to the setting value with no static error under typical disturbances.
Recently, as the environmental regulation for earth moving equipment has been tightened, advanced systems using electronic control have been introduced for energy savings. An IMV(Independent Metering Valve), which consists of four 2-way valves, is one of the electro-hydraulic control systems that provides more flexible controllability and potential for energy savings in excavators, when compared to the conventional 4-way spool valve system. To fully realize an IMV, a two-stage bi-directional flow control valve which can regulate the large amount of flow in both directions, should be developed in advance. A simple design that allows proportional flow control to apply the pilot pressure from the current-controlled solenoid to the spring loaded flow control spool and thus valve displacement, is proportional to the solenoid current. However, this open-loop type valve is vulnerable to flow force which directly affects the valve displacement. Force feedback servo of which the position loop is closed by the feedback spring which interconnects the solenoid valve and flow control spool, could compensate for the flow force. In this study, linearity for the solenoid current input and robustness against load pressure disturbance is investigated by linear analysis of the static nonlinear equations for the IMV proportional flow control valve with feedback spring. Gains of the linear system confirm the performance improvement with the feedback spring design.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제6권3호
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pp.364-377
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2008
Due to the difficulty in solving the Hamilton-Jacobi-Isaacs equation, the nonlinear optimal control approach is not very practical in general. To overcome this problem, Ezal et al. (2000) first solved a linear optimal control problem for the linearized model of a nonlinear system given in the strict-feedback form. Then, using the backstepping procedure, a nonlinear feedback controller was designed where the linear part is same as the linear feedback obtained from the linear optimal control design. However, their construction is based on the cancellation of the high order nonlinearity, which limits the application to the smooth ($C^{\infty}$) vector fields. In this paper, we develop an alternative method for backstepping procedure, so that the vector field can be just $C^1$, which allows this approach to be applicable to much larger class of nonlinear systems.
This paper presents an improved identification algorithm of active magnetic bearing rotor systems considering sensor and actuator dynamics. An AMB rotor system has both real and complex poles so that it is very hard to identify them together. In previous research, a linear transformation through a fictitious proportional feedback was used in order to shift the real poles close to the imaginary axis. However, the identification result highly depends on the fictitious feedback gain, and it is not easy to identify the additional dynamics including sensor and actuators at the same time. First, this paper discusses the necessity and a selection criterion of the fictitious feedback gain. An appropriate feedback gain minimizes dominant SVD(Singular Value Decomposition) error through maximizing rank deficiency. Second, more improvement in the identification is achieved through separating the common additional dynamics in all elements of frequency response matrix. The feasibility of the proposed identification algorithm is proved with two theoretical AMB rotor models. Finally, the proposed scheme is compared with previous identification methods using experimental data, and a great improvement in model quality and large amount of time saving can be achieved with the proposed method.
The Stewart Platform is one example of a motion simulator which generater 6DOF motion in space by six actuators in parallel. The presented control methrol of 6DOF motion simulator is generally classified into two types, one is SISO and the other is MIMO control type. The SISO control can't compensate for external load variation and different dynamic behavior of 6DOF motion, trerefore this type don's control motion precisely. On the other hand, the MIMO control compensates for a interference of 6DOF motion because MIMO controller is designed with 6DOF motion simulator synamics. But MIMO control of motion simulator has a complexity of 6DOF displacement feedback, because in oder to obtain feedback value we must solve the forward kinematics using measurement of cylinder length or design a state estimator, unless measurement of 6DOF displacement is possible. In this paper, a multivariable controller using H .inf. optimal control theory is designed to consider a interference of 6DOF motion and to obtain robust,precise control of system. Also in order to solve the mentioned problem of MIMO control, this paper presents a modified MIMO control model which control 6DOF motion by using feedback of measurement od cylinder length.
This paper proposes a new approach to the designed of visual feedback control system based on visual servoing method. The main focus of this paper is presents how it is effective to use many features for improving the accuracy of the visual feedback control of industrial articulated robot for assembling and inspection of parts. Some rank conditions, which relate the image Jacobian, and the control performance are derived. It is also proven that the accuracy is improved by increasing the number of features. The effectiveness of redundant features is verified by the real time experiments on a SCARA type robot(FARA) made in samsung electronics company.
In the manufacture of flat panel display devices, there is a strong demand for contactless glass panel handling devices that can manipulate a glass panel without contaminating or damaging it. To fulfill this requirement, an electrostatic suspension device far glass panels where the glass panel is supported by electrostatic forces without any mechanical contact is proposed. To implement the system with low cost and compactness, switched-voltage control scheme that is based on the relay feedback control is utilized. Relay feedback control method deploys only a single high-voltage power supply that can deliver a DC voltage of positive and/or negative polarity and thus high voltage amplifiers that are costly and bulky are not needed any more. It is shown that despite the inherent limit cycle property of the relay feedback based control, an excellent performance in vibration suppression is attained due to the presence of a relatively large squeeze film damping originating from the electrodes and levitated object. Using this scheme, a $100{\times}100mm^2$ glass panel was levitated stably with airgap variation decreasing down to $1\;{\mu}m$ at an airgap of $100\;{\mu}m$.
자기부상 비접촉식 밸런스(MSBS: Magnetic Suspension and Balance System)는 자기력 및 자기모멘트를 이용하여 기계적 접촉 없이 시험 대상체의 위치 및 자세각을 정밀하게 변경하며 외력을 측정하는 것이 가능하다. MSBS를 활용한 풍동실험의 신뢰도 및 안정성을 확보하기 위해서는 위치 및 자세각 제어시스템의 명령 추종 성능과 구성장비의 고장에 대한 강건성을 높일 필요가 있다. 본 연구에서는 실제 개발된 풍동실험용 MSBS의 시뮬레이션을 통해 Iterative Feedback Tuning (IFT)과 $L_1$ adaptive output feedback 알고리즘을 활용하여 제어 이득값을 자동적으로 최적화하고 전류공급장치의 고장에 강건한 제어시스템을 설계하는 방법의 유효성을 검증하였다.
Nowadays automatic transmission equipped vehicles prevail in construction and agricultural equipment due to their convenience in driving and operation. Though domestic vehicle manufacturers install imported electronic controlled transmissions at present, overseas products will be replaced by domestic ones in the near future owing to development efforts over the past 10 years. For passenger cars, there are many kinds of shift control algorithms that enhance the shift quality such as feedback and learning control. However, since shift control technologies for heavy duty vehicles are not highly developed, it is possible to improve the shift quality with an organized control method. A feedback control algorithm for neutral-into-gear shift, which is enabled during the inertia phase for the master clutch slip speed to track the slip speed reference, is proposed based on the power transmission structure of TH100. The performance of the feedback shift control is verified by a vehicle test which is implemented with firmware embedded TCU. As the master clutch engages along the predetermined speed trajectory, it can be concluded that the shift quality can be managed by a shift time control parameter. By extending the proposed feedback algorithm for neutral-into-gear shift to gear change and shuttle shift, it is expected that the quality of the shift can be improved.
International Journal of Advanced Culture Technology
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제7권1호
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pp.231-236
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2019
Background/Objectives: This paper proposes a dual mode feedback-controlled cycling system for children with spastic cerebral palsy to rehabilitate upper extremities. Repetitive upper limb exercise in this therapy aims to both reduce and analyze the abnormal torque patterns of arm movements in three- dimensional space. Methods/Statistical analysis: We designed an exercycle robot which consists of a BLDC motor, a torque sensor, a bevel gear and bearings. Mechanical structures are customized for children of age between 7~13 years old and induces reaching and pulling task in a symmetric circulation. The shafts and external frames were designed and printed using 3D printer. While the child performs active/passive exercise, angular position, angular velocity, and relative torque of the pedal shaft are measured and displayed in real time. Findings: Experiment was designed to observe the features of a cerebral palsy child's exercise. Two children with bilateral spastic cerebral palsy participated in the experiment and conducted an active exercise at normal speed for 3 sets, 15 seconds for each. As the pedal reached 90 degrees and 270 degrees, the subject showed minimum torque, in which the child showed difficulty in the pulling task of the cycle. The passive exercise assisted the child to maintain a relatively constant torque while visually observing the movement patterns. Using two types of exercise enabled the child to overcome the abnormal torque measured in the active data by performing the passive exercise. Thus, this system has advantage not only in allowing the child to perform the difficult task, which may contribute in improving the muscle strength and endurance and reducing the spasticity but also provide customizable system according to the child's motion characteristic. Improvements/Applications: Further study is needed to observe how passive exercise influences the movement characteristics of an active motion and how customized experiment settings can optimize the effect of pediatric rehabilitation for spastic cerebral palsy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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