Latency occurs in RTK, where the measured position actually outputs past position when compared to the measured time. This latency has an adverse effect on the navigation accuracy. In the present study, a system that estimates the latency of RTK and compensates the position error induced by the latency was implemented. To estimate the latency, the speed obtained from an odometer and the speed calculated from the position change of RTK were used. The latency was estimated with a modified correlator where the speed from odometer is shifted by a sample until to find best fit with speed from RTK. To compensate the position error induced by the latency, the current position was calculated from the speed and heading of RTK. To evaluate the performance of the implemented method, the data obtained from an actual vehicle was applied to the implemented system. The results of the experiment showed that the latency could be estimated with an error of less than 12 ms. The minimum data acquisition time for the stable estimation of the latency was up to 55 seconds. In addition, when the position was compensated based on the estimated latency, the position error decreased by at least 53.6% compared with that before the compensation.
Ball screw system is widely used as a precision mechanical linear actuator that translates rotational motion to linear motion for its high efficiency, great stiffness and long life. Recently, according to the requirements of high accuracy and stiffness, the pre-load on the ball screw which means of remove the backlash in the ball screw is usually used. Because of the preload which means the frictional resistance between the screw and nut, becomes a dominating heat source and it generates thermal deformation of ball screw which is the reason for low accuracy of the positioning decision. There are several methods to solve the problem that includes temperature control, thermal stable design and error compensation. In the past years, researchers focused on the error compensation technique for its ability to correct ball screw error effectively rather than the capabilities of careful machine design and manufacturing. Significant amounts of researches have been done to real-time error compensation. But in this paper, we developed a series of cooling methods to get thermal equilibrium in the ball screw system. So we find the optimum cooling type for improving positioning error which caused by thermal deformation in the ball screw system.
In order to discuss the availability of hydrostatic guideways driven by the coreless linear motor to ultra precision machine tools, a prototype of guideway is designed and tested in this research. A coreless linear DC motor with the continuous force of 156 N and a laser scale with the resolution of 0.01 ${\mu}{\textrm}{m}$ are used as the feeding system. The experiments are performed on the static stuffiness, motion accuracy, positioning accuracy, microstep response and variation of velocity. The guideway has the infinite axial stillness within 50 N of applied load, and by the motion error compensation method using the Active Controlled Capillary, 0.08 ${\mu}{\textrm}{m}$ of linear motion error and 0.1 arcsec of angular motion error are acquired. The guideway also has 0.21 ${\mu}{\textrm}{m}$ of positioning error and 0.09 ${\mu}{\textrm}{m}$ of repeatability, and it shows the stable response against the 0.01 ${\mu}{\textrm}{m}$ resolution step command. The velocity variation of feeding system is less than 0.6 %. From these results, it is confirmed that the hydrostatic guideway driven by the coreless linear motor is very useful fur the ultra precision machine tools.
The scanning type XY stage is frequently used these days as precision positioning system in equipment for semiconductor or display element. It is requested higher velocity and more precise accuracy for higher productivity and measuring performance. The position accuracy of general stage is primarily affected by the geometric errors caused by parasitic motion of stage, misalignments such as perpendicular error, and thermal expansion of structure. In the case of scanning type stage, H type frame is usually used as base stage which is driven by two actuators such as linear motor. In the point view of scanning process, the stage is used in moving motion. Therefore, dynamic variation is added as significant position error source with other parasitic motion error. Because the scanning axis is driven by two actuators with two position detectors, 2 dimensional position errors have different characteristic compared to general tacked type XY stage. In this study 2D position error of scanning stage is analyzed by 1D heterodyne interferometer calibrator, which can measure 1D linear position error, straightness error, yaw error and pitch error, and perpendicular error. The 2D position error is evaluated by diagonal measurement (ISO230-6). The yaw error and perpendicular error are compensated on the base stage of scanning axis. And, the horizontal straightness error is compensated by cross axis compensation. And, dynamic motion error in scanning motion is analyzed.
This paper presents an on-machine measurement method of flatness error fur surface machining processes. There are two kinds of on-machine measurement methods available to measure flatness errors in workpieces: i.e., surface scanning method and sensor scanning method. However, motion errors are often engaged in both methods. This paper proposes an idea to realize a measurement system of flatness errors and its rigorous application for estimation of motion errors of the positioning system. The measurement system is made by modifying the straightness measurement system, which consists of a laser, a CCD camera and processing system, a sensor head, and some optical units. The sensor head is composed of a retroreflector, a ball and ball socket, a linear motion guide unit and adjustable arms. The experimental .results show that the proposed method is useful to identify flatness errors of machined workpieces as well as motion errors of positioning systems.
The performance of a Strapdown Inertial Navigation System (SDINS) relies heavily on the accuracy of sensor error calibration. Systematic calibration is usually employed when only a 2-axis turntable is available. For systematic calibration, the body frame is commonly defined with respect to sensor axes for ease of computation. The drawback of this approach is that sensor axes may undergo time-varying deflection under temperature change, causing pseudo gyro bias. The effect of pseudo gyro bias on navigation performance is negligible for low grade navigation systems. However, for higher grade systems undergoing rapid temperature change, the error is no longer negligible. This paper describes in detail conditions leading to the presence of pseudo gyro bias, and proposes two techniques for mitigating the error. Experimental results show that applying these techniques improves navigation performance for precision SDINS, especially under rapid temperature change.
This paper presents a simple identification method of the actual kinematic parameters for the robot with parallel joints. It is known that Denavit-Hartenberg's coordinate system is not useful for nearly parallel joints. In this paper, the coordinate frames are reassigned to model the kinematic parameter between nearly parallel joints by four parameters. The proposed identification method uses a straight ruler about 1m long. A robot hand is placed by using a teaching pendant at the prescribed points on the ruler, and corresponding error function is defined. The identified kinematic parameters which make the error function zero are obtained by iterative least square error method based on the singular value decomposition. In the compensation of joint angles, only the position is considered because the usual applications of robot do not require a precise orientation control.
A new prediction scheme has been proposed for the robust teleoperation in a non-visible environment. The positioning error caused by the time delay in the non-visible environment has been compensated for by the Smith predictor and the sensory data have been estimated by the Grey model. The Smith predictor is effective for the compensation of the positioning error caused by the time delay with a precise system model. Therefore the dynamic model of a mobile robot has been used in this research. To minimize the unstable and erroneous states caused by the time delay, the estimated sensor data have been sent to the operator. Through simulations, the possibility of compensating the errors caused by the time delay has been verified using the Smith predictor. Also the estimation reliability of the measurement data has been demonstrated. Robust teleoperations in a non-visible environment have been performed with a mobile robot to avoid the obstacles effective to go to the target position by the proposed prediction scheme which combines the Smith predictor and the Grey model. Even though the human operator is involved in the teleoperation loop, the compensation effects have been clearly demonstrated.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제18권1호
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pp.118-128
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2017
In this study, we propose a real time inertial navigation system/global positioning system (INS/GPS) integrated smoothing algorithm based on an extended Kalman filter (EKF) and a position damping loop (PDL) for synthetic aperture radar (SAR). Integrated navigation algorithms usually induce discontinuities due to error correction update by the Kalman filter, which are as detrimental to the performance of SAR as the relative position error. The proposed smoothing algorithm suppresses these discontinuities and also reduces the relative position error in real time. An EKF estimates the navigation errors and sensor biases, and all the errors except for the position error are corrected directly and instantly. A PDL activated during SAR operation period imposes damping effects on the position error estimates, where the estimated position error is corrected smoothly and gradually, which contributes to the real time smoothing and small relative position errors. The residual errors are re-estimated by the EKF to maintain the estimation performance and the stability of the overall loop. The performance improvements were confirmed by Monte Carlo simulations. The simulation results showed that the discontinuities were reduced by 99.8% and the relative position error by 48% compared with a conventional EKF without a smoothing loop, thereby satisfying the basic performance requirements for SAR operation. The proposed algorithm may be applicable to low cost SAR systems which use a conventional INS/GPS without changing their hardware configurations.
신경회로망을 이용한 XY 테이블의 비선형 보상기법을 제안한다. 제안된 신경망 제어기는 시스템의 비선형 성분에 의한 성능저하를 보상하는 신경회로망과 시스템의 안정화를 위한 비례미분(PD) 제어기로 구성된다. 신경망 보상 구조가 적응적이고 추적오차와 파라미터 추정치가 유계가 되는 신경망 파라미터 동조알고리듬과 안정도 증명을 제시한다. 신경망 제어기를 위치 테이블에 실험함으로써 비선형 성분에 의한 성능저하를 줄이는 효과를 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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