This paper presents an interactive locomotion controller using motion capture data and inverted pendulum model. Most of the data-driven character controller using motion capture data have two kinds of limitation. First, it needs many example motion capture data to generate realistic motion. Second, it is difficult to make natural-looking motion when characters navigate dynamic terrain. In this paper, we present a technique that uses dimension reduction technique to motion capture data together with the Gaussian process dynamical model (GPDM), and interpolates the low-dimensional data to make final motion. With the low-dimensional data, we can make realistic walking motion with few example motion capture data. In addition, we apply the inverted pendulum model (IPM) to calculate the root trajectory considering the real-time user input upon the dynamic terrain. Our method can be used in game, virtual training, and many real-time applications.
Tracking control of systems with variable stiffness hysteresis using a gain-scheduled (GS) controller is developed in this paper. Variable stiffness hysteretic system is represented as quasi linear parameter dependent system with known bounds on parameters. Assuming that the parameters can be measured or estimated in real-time, a GS controller that ensures the performance and the stability of the closed-loop system over the entire range of parameter variation is designed. The proposed method is implemented on a spring-mass system which consists of a semi-active independently variable stiffness (SAIVS) device that exhibits hysteresis and precisely controllable stiffness change in real-time. The SAIVS system with variable stiffness hysteresis is represented as quasi linear parameter varying (LPV) system with two parameters: linear time-varying stiffness (parameter with slow variation rate) and stiffness of the friction-hysteresis (parameter with high variation rate). The proposed LPV-GS controller can accommodate both slow and fast varying parameter, which was not possible with the controllers proposed in the prior studies. Effectiveness of the proposed controller is demonstrated by comparing the results with a fixed robust $\mathcal{H}_{\infty}$ controller that assumes the parameter variation as an uncertainty. Superior performance of the LPV-GS over the robust $\mathcal{H}_{\infty}$ controller is demonstrated for varying stiffness hysteresis of SAIVS device and for different ranges of tracking displacements. The LPV-GS controller is capable of adapting to any parameter changes whereas the $\mathcal{H}_{\infty}$ controller is effective only when the system parameters are in the vicinity of the nominal plant parameters for which the controller is designed. The robust $\mathcal{H}_{\infty}$ controller becomes unstable under large parameter variations but the LPV-GS will ensure stability and guarantee the desired closed-loop performance.
The conventional PID controller has been widely employed in industry. However, the PID controller with one degree of freedom(DOF) can not optimize both set-point tracking response and disturbance rejection response at the same time. In order to solve this problem, a few types of 2DOF PID controllers have been suggested. In this paper, a tuning formula for a 2DOF PID controller is presented. The optimal parameter sets of the 2DOF PID controller are determined based on the first-order plus time delay process and a real-coded genetic algorithm(RCGA) such that the ITAE performance criterion is minimized. The tuning rule is then addressed using calculated parameter sets and another RCGA. A set of simulation works are carried out on three processes with time delay to verify the effectiveness of the proposed rule.
Jin, Young Gyu;Choi, Tae-Seop;Park, Sung Chan;Yoon, Yong Tae
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제8권3호
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pp.436-445
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2013
The use of a demand response controller is necessary for electric devices to effectively respond to time varying price signals and to achieve the benefits of cost reduction. This paper describes a new formulation with the form of constrained optimization for designing an optimal demand response controller. It is demonstrated that constrained optimization is a better approach for the demand response controller, in terms of the ambiguity of device operation and the practicality of implementation of the optimal control law. This paper also proposes a design scheme to construct a demand response controller that is useful when a system controller is already adapted or optimized for the system. The design separates the demand response function from the original system control function while leaving the system control law unchanged. The proposed formulation is simulated and compared to the system with simple dynamics. The effects of the constraints, the system characteristics and the electricity price are examined further.
This paper deals with modeling method and application of Fuzzy Discrete Event System(FDES). FDES have characteristics which Crisp Discrete Event System(CDES) can't deals with and is constituted with the events that is determined by vague and uncertain judgement like biomedical or traffic control. We proposed Real-time Fuzzy Temporal Logic Framework(RFTLF) to model Fuzzy Discrete Event System. It combines Temporal Logic Framework with Fuzzy Theory. We represented the model of traffic signal systems for intersection to have the property of Fuzzy Discrete Event System with Real-time Fuzzy Temporal Logic Framework and designed a traffic signal controller for smooth traffic flow. Moreover, we proposed the method to find the minimum-time route to reach the desired destination with information obtained in each intersection. In order to evaluate the performance of Real-time Fuzzy Temporal Logic Framework model proposed in this paper, we simulated unit-time extension traffic signal controller model of the latest signal control method on the same condition.
Because robot hardware architecture generally is consisted of a few sensors and motors connected to the central processing unit, this type of structure is led to time consuming and unreliable system. For analysis, one of the fundamental difficulties in real-time system is how to be bounded the time behavior of the system. When a distributed control network controls the robot, with a central computing hub that sets the goals for the robot, processes the sensor information and provides coordination targets for the joints. If the distributed system supposed to be connected to a control network, the joints have their own control processors that act in groups to maintain global stability, while also operating individually to provide local motor control. We try to analyze the architecture of network-based humanoid robot's leg part and deal with its application using the CAN(Controller Area Network) protocol.
In this paper we present the Bimodal-tram simulator using the PXI embedded real-time controllers. The Bimodal-tram is developed in KRRI (Korea Railroad Research Institute). The vehicle can be automatically operated by navigation control system (NCS). For the automatic driving, the vehicle lanes will be marked with permanent magnets that are placed in the ground. The vehicle is controlled by NCS. NCS governs the manual mode and automatic mode driving. The simulator is designed by an identical conception with the real control condition. The dynamic motion of vehicle is simulated by the nonlinear dynamic model. The control computer calculates the control values. The signal interface is linked by CAN communication. The simulation is processed by real-time base. The test driver can see the graphic motion of vehicle and can operate the steering wheel, gas and brake pedal to control direction and velocity of vehicle during the simulation. At present, the simulator is only operated by manual mode. The automatic mode will be linked after the control algorithm is finished. We will use the simulator to develop the control algorithm in the automatic mode. This paper shows the simulator designed for Bimodal-tram using real-time based controller. The results of the test using the simulator are presented and discussed.
In this paper, digital motor control center using protection relay is developed in order to protect power systems by means of timely fault detection and diagnosis during operation for induction motor which have various load environments and capacities in power systems. Digital motor control center is employed by power supervisory control systems without separate remote terminal unit and transducers adding communicational ability. Also we develope a maximum demand controller to control the load effectively at peak status and a power factor controller to minimize real power losses and improve the power factor. Therefore, when using the developed controller, real time computation is possible by loading DSP in hardware and applying real-time kernel which can convert each algorithm to task module.
In this paper, it is presented a new technique to the design and real-time implementation of fuzzy control system based-on digital signal processors in order to improve the precision and robustness for system of industrial robot. Fuzzy control has emerged as one of the most active and fruitful areas for research in the applications of fuzzy set theory, especially in the real of industrial processes. In this thesis, a self-organizing fuzzy controller for the industrial robot manipulator with a actuator located at the base is studied. A fuzzy logic composed of linguistic conditional statements is employed by defining the relations of input-output variable of the controller, In the synthesis of a FLC, one of the most difficult problems is the determination of linguistic control rules from the human operators. To overcome this difficult, SOFC is proposed for a hierarchical control structure consisting of basic level and high level that modify control rules.
We proposed an optimum PID controller design method of the Smith Predictor It can be applied to various processes. The real process is approximated via the second order plus time delay model (SOPTD) whose parameters are specified through a model reduction algorithm. We already proposed a new model reduction method that considered four point in the Nyquist curve to reduced the steady state error between the real process model and the reduced model using the gradient decent method and the genetic algorithms. In addition, the Smith predictor is used to compensate time delay of the real process model. In this paper, the new optimum parameter tuning algorithm for PID controller of the Smith Predictor is proposed through ITAE as performance index. The Simulation results show the validity and improvement of performance for various processes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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