Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.19
no.3
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pp.375-380
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2009
In this paper, a steering actuator is designed and developed for an unmanned vehicle based on magnetic marker. One of the most important component of an unmanned vehicle is a steering actuator to follow magnetic road. Thus, we develop a steering actuator using a stepping motor and adopt to a new frequency control method depended on speed of the vehicle. In order to verify the usability of the developed system, the setup of unmanned vehicle installed the designed steering actuator is tested on magnetic road.
In this paper, an electro hydraulic power steering system based on electro hydrostatic actuator (EHA) is proposed. A detailed steering model for the proposed electro hydraulic power steering system including mechanical and hydraulic subsystems is established. A conventional electro hydraulic power steering system is also modeled to evaluate the performance of the proposed power steering system such as responsiveness, assist force, command tracking and steering feel by computer simulation. From the computer simulation results, it is found that the proposed power steering system based on EHA has desirable performance.
This paper develops a moving-magnet electromagnetic actuator for fast steering mirror (FSM). The actuator achieves a reasonable compromise between voice coil actuator and piezoelectric actuator. The stroke of the actuator is between the strokes of a piezoelectric actuator and a voice coil actuator, and its force output is a linear function of air gap and excitation current within our FSM travel range. Additionally, the actuator is more reliable than voice coil actuator as the electrical connection in the actuator is static. Analytically modeling the actuator is difficult and time-consuming. Alternatively, numerous finite element simulations are carried out for the actuator analysis and design. According to the design results, a real prototype of the actuator is fabricated. An experimental test system is then built. Using the test system, the force output of the fabricated actuator is evaluated. The test results validate the actuator analysis and design.
Park, C.H.;Gwak, G.S.;Jeong, H.U.;Hong, D.U.;Hwang, S.H.
Journal of Drive and Control
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v.12
no.3
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pp.36-43
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2015
An autonomous vehicle control algorithm based on Ackerman Geometry is known to be reliable in low tire slip situation. However, vehicles at high speed make lateral errors due to high tire slip. In this paper, considering the tire slip of vehicles, the steering angle is determined based on the Ackerman Geometry and is supplemented tire slip angle by the Stanley steering algorithm. In addition, to prevent the tire slip, the algorithm, which restricts steering if a certain level of slip occurs, is used to reduce the lateral error. While many studies have been extended to include vehicle slip, studies also need to be carried out on the tire slip depending on hardware performance. The control algorithm of autonomous vehicles is compensated considering the sensor noise and the performance of steering actuator. Through the various simulations, it was found that the performance of steering actuator was the key factor affecting the performance of autonomous driving. Also, it was verified that the usefulness of steering algorithm considering the tire slip and performance of steering actuator.
This paper focuses on the modeling and analysis a novel two-axis rotary normal-stress electromagnetic actuator with compact structure for fast steering mirror (FSM). The actuator has high force density similar to a solenoid, but its torque output is nearly a linear function of both its driving current and rotation angle, showing that the actuator is ideal for FSM. In addition, the actuator is designed with a new cross topology armature and no additional axial force is generated when the actuator works. With flux leakage being involved in the actuator modeling properly, an accurate analytical model of the actuator, which shows the actuator's linear characteristics, is obtained via the commonly used equivalent magnetic circuit method. Finally, numerical simulation is presented to validate the analytical actuator model. It is shown that the analytical results are in a good agreement with the simulation results.
The previous paper described the logic tuning, the vehicle manufacture and the evaluation in the HILS system for the purpose of the development of a Steer-By-Wire(SBW) system. This paper describes the content of applying to a new HILS system, the vehicle manufacture and the result of the evaluation performed in Independent-type SBW(I-SBW) system. Here, the SBW indicates the method of steering both tires by using one motor as the steering gear actuator, similar to the conventional steering system. On the other hand, the I-SBW means the method of steering both front tires independently by using dual motors as the steering gear actuator. As a result, the layout and the kinematical mechanism of the I-SBW system are quite different from those of the typical steering mechanism. Nevertheless, there is no change in the steering column motor system. In the report, we first describe the structure and control logic of the I-SBW system, and then the control effect on this system as applied for both the HILS system and a vehicle. Furthermore, our HILS system involves the actuator mechanism which realizes the reaction force of the road surface with a minimized frictional force in operation. Therefore, it is possible for us to tune the control logic via the HILS system and confirm the effect of the tuned control logic by applying it to a vehicle with the I-SBW system.
Kim, Ho Sang;Lee, Dong-Chan;Lee, Kyoung-Don;Kim, Young-Soo
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.31
no.5
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pp.403-409
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2014
For ground-based telescope application, the performance assessment of tip-tilt actuator is important because the optical quality of telescope depends upon the windshake compensation ability of the fast steering secondary mirror. But it is difficult to measure the performance characteristics of the actuators due to the large size mirror and test facilities including the vacuum support and structural frame. In this paper, the full-scale tip-tilt test bed for the large size secondary mirror with diameter of 1m is built and the several tests are performed including the range, resolution and frequency response function. From the measurement results, it is shown that the tip-tilt actuator can successfully compensate the windshake with frequency of maximum 12 Hz and be a candidate for the Giant Magellan Telescope.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.5
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pp.551-557
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2014
This paper presents a robust lateral controller for autonomous guidance of a farm tractor in field operations. Although mechanical steering actuators have recently been used for passenger vehicles, the steering actuator of the farm tractor is based on a hydraulic system, resulting in limited bandwidth and a larger time delay. Based on a kinematic tractor model with steering actuator dynamics, a nonlinear control technique called dynamic surface control is applied to design a robust lateral controller that compensates for uncertainty owing to steering actuator and road geometry. Finally, tracking performance and robustness of the proposed controller are validated via commercial tractor simulations, with respect to the time delay of the steering actuator and road geometry (e.g., up and down hills), on a given field with a constant friction coefficient.
This paper focuses on the design of a flux-biased rotary electromagnetic actuator with compact structure for fast steering mirror (FSM). The actuator has high force density and its torque output shows linear dependence on both excitation current and rotation angle. Benefiting from a new electromagnetic topology, no additional axial force is generated and an armature with small moment of inertia is achieved. To improve modeling accuracy, the actuator is modeled with flux leakage taken into account. In order to achieve an FSM with good performance, a design methodology is presented. The methodology aims to achieve a balance between torque output, torque density and required coil magnetomotive force. By using the design methodology, the actuator which will be used to drive our FSM is achieved. The finite element simulation results validate the design results, along with the concept design, magnetic analysis and torque output model.
This paper presents steering system requirements to ensure the stabilized lateral control of autonomous driving vehicles. The two main objectives of a lateral controller in autonomous vehicles are maintenance of vehicle stability and tracking of the desired path. Even if the desired steering angle is immediately determined by the upper level controller, the overall controller performance is greatly influenced by the specification of steering system actuators. Since one of the major inescapable traits that affects controller performance is the time delay of the steering actuator, our work is mainly focused on finding adequate parameters of high level control algorithm to compensate these response characteristics and guarantee vehicle stability. Actual vehicle steering angle response was obtained with Electric Power Steering (EPS) actuator test subject to various longitudinal velocity. Steering input and output response analysis was performed via MATLAB system identification toolbox. The use of system identification is advantageous since the transfer function of the system is conveniently obtained compared with methods that require actual mathematical modeling of the system. Simulation results of full vehicle model suggest that the obtained tuning parameter yields reduced oscillation and lateral error compared with other cases, thus enhancing path tracking performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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