LAS (Laparoscopy Assisted Surgery) has been substituted alternatively for traditional open surgery. However, when using a commercialized robot assisted laparoscopic such as Da Vinci, surgeons have encountered some problems due to having to depend only on information by visual feedback. To solve this problem, a haptic function is required. In order to realize the haptic teleoperation system, a force feedback and bilateral control system are needed. Previous research showed that the perturbation value estimated by a SPO (Sliding Perturbation Observer) followed a reaction force that loaded on the surgical robot instrument. Thus, in this paper, the force feedback problem of surgical robots is solved through the reaction force estimation method. This paper then introduces the possibility of the haptic function realization of a laparoscopic surgery robot using a bilateral control system. For bilateral control, the master uses an impedance control and the slave uses a SMC (Sliding Mode Control). The experiment results show that a torque and force sensorless teleoperation system can be implemented using a bilateral control structure.
Haptic rendering is a process providing force feedback during interactions between a user and a virtual object. This paper presents a real-time haptic rendering technique for deformable objects based on visual information of intervention between a tool and a real object in a remote place. A user can feel the artificial reaction force through a haptic device in real-time when a slave system exerts manipulation tasks on a deformable object. The models of the deformable object and the manipulator are created from the captured image obtained with a CCD camera and the recognition of objects is achieved using image processing techniques. The force at a rate of 1 kHz for stable haptic interaction is deduced using extrapolation of forces at a low update rate. The rendering algorithm developed was tested and validated on a test platform consisting of a one-dimensional indentation device and an off-the shelf force feedback device. This software system can be used in a cellular manipulation system providing artificial force feedback to enhance a success rate of operations.
Pilot operated control valve for $CO_2$ refrigerant is a valve that can perform various functions according to the user's intention by replacing pilot units, widely used for flow rate, pressure, and temperature control of refrigeration and air conditioning systems. In addition, $CO_2$ refrigerant, that requires high pressure and low critical temperature, can be installed and used in all positions of the refrigeration system, regardless of high or low pressure. In this paper, response characteristics are modeled and analyzed based on behavior of the main piston of the pilot-operated control valve. Although various factors influence operation of the main piston, this paper analyzes the effect of equilibrium pressure depending on valve installation position and application, and inlet and outlet orifice size of the load pressure feedback chamber to determine feedback characteristics of the main piston. As a result, it was possible to quantitatively analyze the effect of change in equilibrium and load pressure feedback chamber flow path size on the change in main piston dynamic and static characteristics.
This study presents a feedback control methodology for suppression of the vortex shedding from a circular cylinder in a uniform flow. A rotational oscillation is applied as a controlled forcing and the lift coefficient ($C_L$) is used as a feedback signal. A feedback control concept is made based on the phase relation between the rotation velocity and $C_L$ at 'lock-on', The phase between the forcing and the vortex formation is changed $180^{\circ}$ from the phase of enhancing the lock-on state. This concept is examined by solving the Van del Pol equation. The results are satisfactory.
This paper proposes an optimum, problematic design for structural and control systems, taking a 3-D truss structure as an example. The structure is subjected to initial static loads and time-varying disturbances. The structure is controlled by a state feedback H$_{\infty}$ controller which suppress the effects of disturbances. The design variables are the cross sectional areas of truss members. The structural objective function is the structural weight. For the control objective, we consider two types of performance indices, The first function represents the effect of the initial loads. The second function is the norm of the feedback gain, These objective functions are in conflict with each other but are transformed into one control objective by the weighting method. The structural objectives is treated as the constraint, By introducing the second control objective which considers the magnitude of the feedback gain, we can create a design to model errors.
Narrow commuter vehicles can address many congestion, parking and pollution issues associated with urban transportation. In making narrow vehicles safe, comfortable and acceptable to the public, active tilt control systems are likely to playa crucial role. This paper focuses on the development of an active direct tilt control system for a narrow vehicle that utilizes an actuator in the vehicle suspension. A simple PD controller can stabilize the tilt dynamics of the vehicle to any desired tilt angle. However, the challenges in the tilt control system design arise in determining the desired lean angle in real-time and in minimizing tilt actuator torque requirements. Minimizing torque requirements requires the tilting and turning of the vehicle to be synchronized as closely as possible. This paper explores two different control design approaches to meet these challenges. A Receding Horizon Controller (RHC) is first developed so as to systematically incorporate preview on road curvature and synchronize tilting with driver initiated turning. Second, a nonlinear control system that utilizes feedback linearization is developed and found to be effective in reducing torque. A close analysis of the complex feedback linearization controller provides insight into which terms are important for reducing actuator effort. This is used to reduce controller complexity and obtain a simple nonlinear controller that provides good performance.
본 논문에서는 개방형 액체로켓엔진의 제어 알고리즘을 다룬다. 이를 위해 엔진의 각 구성품들을 기준으로 수학적 모델링을 하였으며 추력제어를 위하여 연소실 압력을 피드백하여 제어시스템을 구축하였다. 제어시스템을 위하여 최대추력 상태에서 선형 모델을 이용하여 최적 출력피드백 LQ 추종 제어기를 설계하였으며 시뮬레이션을 통해 제어기의 성능을 검증하였다.
The dynamic output-feedback robust control method based on linear matrix inequality (LMI) method is presented for suppressing vibration response of a functionally graded material (FGM) beam with piezoelectric actuator/sensor layers in this paper. Based on the reduced model obtained by using direct mode truncation, the linear fractional state space representation of a piezoelectric FGM beam with material properties varying through the thickness is developed by considering both the inherent uncertainties in constitution material properties as well as material distribution and the model error due to mode truncation. The dynamic output-feedback robust H-infinity control law is implemented to suppress the vibration response of the piezoelectric FGM beam and the LMI method is utilized to convert control problem into convex optimization problem for efficient computation. In numerical studies, the flexural vibration control of a cantilever piezoelectric FGM beam is considered to investigate the accuracy and efficiency of the proposed control method. Compared with the efficient linear quadratic regulator (LQR) widely employed in literatures, the proposed robust control method requires less control voltage applied to the piezoelectric actuator in the case of same control performance for the controlled closed-loop system.
Automatic swing door for an automotive application is considered. The equation of motion for a driver side swing door is introduced and gravity cancellation control scheme is adapted. The control scheme supposed to cancel the moment due to the tilt of the car. A speed control is suggested for door operation automation but the output of the speed control is not suppose to be precise as for the manufacturing system control. In the frame of the velocity control of the door, feedback linearization was applied for collision detection. The collision detection performance is satisfactory. The estimate of the magnitude of disturbance due to the collision is close to the actual magnitude of disturbance. Simulation study has been performed to gain insight into the system behavior. Also real test on the prototype hardware has been performed for verification purpose.
발사체의 추력벡터제어를 위한 구동장치시스템에서 관성부하를 갖는 전기기계식 위치서보 시스템의 공진 특성과 유연한 기체구조체 지지부의 구조공진이 결합되어 합성공진이 발생한다. 이렇게 발생한 공진은 발사체의 자세제어시스템에 되먹임되어 자세안정성에 영향을 줄 수 있다. 본 논문에서는 발사체의 추력벡터제어를 위한 직구동 방식의 전기기계식 구동장치의 합성공진을 해석하기 위한 모델을 소개하고 합성공진 현상을 저감하여 구동기의 동특성을 개선하는 동적 하중 되먹임 제어기법의 해석 및 시험 결과를 기술하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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