Recently, two degrees of freedom PID control systems have attracted attention, because of their better process control quality for both set point variable tracking and disturbance resistivity than that of conventional PID control systems. This paper describes a new auto-tuning method for the two degrees of freedom PID control system based on a newly developed model matching method in the frequency domain. This new method has been introduced into a two degrees of freedom PID auto-tuning controller, named AdTune TOSDIC-21D8. The superior features of the controller and the results of field tests Are presented.
Uma, G.;Umapathy, M.;Kumar, K. Suneel;Suresh, K.;Josephine, A. Maria
Smart Structures and Systems
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v.5
no.3
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pp.279-290
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2009
Two degrees of freedom resonant systems are employed to improve the resonant property of resonant sensor, as compared to a single degree of freedom resonant system. This paper presents design, development and testing of two degrees of freedom resonant sensor. To measure absolute mass, cantilever shaped two different masses (smaller/absorber mass and bigger/drive mass) with identical resonant frequency are mechanically linked to form 2 - Degree-of-Freedom (DOF) resonator which exhibits higher amplitude of displacement at the smaller mass. The same concept is extended for measuring differential quantity, by having two bigger mass and one smaller mass. The main features of this work are the 3 - DOF resonator for differential detection and the microcontroller based closed loop electronics for resonant sensor with piezoelectric sensing and excitation. The advantage of using microcontroller is that the method can be easily extended for any range of measurand.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.12
no.1
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pp.56-61
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2011
Many control techniques have been proposed in order to improve the control performance of the control system. The degree of freedom on control in the control system is decided by the number of the closed-loop transfer function which can adjust independently. The controller design scheme with two degrees of freedom(TDOF) is extensively used for securing the good control performance to trace a desired value and reject disturbance. In this paper, PID controller is used by controller with TDOF and the design method for control system with TDOF is proposed by the normal method. Using the coefficients of the transfer function of the plant, the transfer function of the control system is normalized by the proposed design method and the parameters of the controller are determined. The control system with the TDOF is constructed by using this method. Through the simulation results, the usefulness of the proposed algorithm is proved.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.11
no.1
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pp.74-79
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2010
Many control techniques have been purposed in order to improve the control performances of the control system. The freedom on control in the control system is decided by the number of the closed-loop transfer function which can adjust independently. The design method of the controller with two degrees of freedom(TDOF) is used extensively for following the desired value and rejecting the disturbance. In this paper, the control system with the disturbance observer(DOB) for rejecting the disturbance is transformed by the control system with TDOF and the rejection of a transient response is easy at the starting time and load variation. The design method of the DOB is proposed in the frequency-domain and the control system with TDOF is constructed by using the DOB which is designed with this method. Through the simulation results, the usefulness of the proposed algorithm is proved.
A new end-effector has been devised and the problems resulted from using it with SCARA robots are discussed. The end effector has two modules: one composed of two ultrasonic motors and two encoders for controlling each finger, and the other module composed of two ultrasonic motors and two encoders for controlling the wrist. The wrist module adds two degrees of freedom to the SCARA type robot, which generally has four degrees of freedom. With independent finger actuation and touch sensors, the gripper under computer control can feedback information about part size and part presence. Ultrasonic motors with high torque and slow motion characteristics are used. The principle of ultrasonic motors is explained and the servo characteristics of ultrasonic motors are studied. They are controlled by the general motion controller (Hewlett Packard HCTL-1000) which is linked to an IBM-PC AT.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.53
no.4
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pp.201-204
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2004
In this paper, a direct adaptive tracking controller based Lyapunov method is designed for a wheeled mobile robots. A wheeled mobile robots have three degrees of freedom and two control variables. Therefore, it is difficult to control a mobile robot using the general linear control. We introduce two kinds of Lyapunov function for the design of the controller and verify the controller. A mobile robots using the designed adaptive direct tracking controller is well-behaved and is easily implemented.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.4
no.3
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pp.360-371
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1998
In this paper, output precision characteristics of a planar 6 degree-of-freedom parallel mechanisms are investigated, where the 6 degree-of-freedom mechanism is formed by adding an additional link along with an actuated joint in each serial subchain of the planar 3 degree-of-freedom parallel mechanism. Kinematic analysis for the parallel mechanism is performed, and its first-order kinematic characteristics are examined via kinematic isotropic index, maximum and minimum input-output velocity transmission ratios of the mechanisms. Based on this analysis, two types of planar 6 degrees-of-freedom parallel manipulators are selected. Then, dynamic characteristics of the two selected planar 6 degree-of-freedom parallel mechanisms, via Frobenius norms of inertia matrix and power modeling array, are investigated to compare the magnitudes of required control efforts of both three large actuators and three small actuators when the link lengths of three additional links are changed. It can be concluded from the analysis results that each of these two planar 6 degrees-of-freedom parallel mechanisms has an excellent control-in-the-small characteristics and therefore, it can be very effectively employed as a high-precision macro-micro manipulator when both its link lengths and locations of small and large actuators are properly chosen.
This paper studies a class of in-parallel manipulators with special geometry where the forward displacement analysis problem can be solved easier than the fully parallel manipulators. Three horizontal links of this mechanism provide 3DOFs(Degrees of Freedom), which are one degree of orientational freedom and two degrees of translatory freedom. Three vertical links of this mechanism provide 3DOFs, which are two degrees of orientational freedom and one degree of translatory freedom. The main advantages of this manipulator, compared with the Stewart platform type, are the capability to produce pure rotation and to predict the motion of the moving platform easily. Since this manipulator has simple kinematic characteristics compared with the Stewart platform, controlling in real-time is possible due to less computational burden. The purpose of this investigation is to develope an analytical method and systematic method to analyze the basic kinematics of the manipulator. The basic kinematic equations of the manipulator are derived and simulation is carried out to show the performance of the mechanism.
Although the dual modulation wave method can solve the low-frequency neutral point potential (NPP) fluctuation problem for three-level neutral point clamped converters, it also increases the switching frequency and limits the zero-sequence voltage. That makes it harmful when dealing with the NPP drift problem if the converter suffers from a long dead time or asymmetric loads. By introducing two degrees of freedom (2-DOF), an NPP control based on a search optimization method can demonstrate its ability to cope with the above mentioned two types of NPP problems. However, the amount of calculations for obtaining an optimal 2-DOF is so large that the method cannot be applied to certain industrial applications with an inexpensive digital signal processor. In this paper, a novel optimal 2-DOF-based NPP control is proposed. The relationships between the NPP and the 2-DOF are analyzed and a method for directly determining the optimal 2-DOF is also discussed. Using a direct calculation method, the amount of calculations is significantly reduced. In addition, the proposed method is able to maintain the strongest control ability for the two types of NPP problems. Finally, some experimental results are given to confirm the validity and feasibility of the proposed method.
Shin, Jeong-Ho;Fujiune, Kenji;Suzuki, Tatsuya;Okuma, Shigeru;Yamada, Koji
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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1994.10a
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pp.422-427
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1994
In this paper, we propose a new design approach of a two-degrees-of-freedom compensator which assures the robust stability. First of all, we clarify the internal structure of the generalized two-degrees-of-freedom compensator. By adopting this structure, we can make a bridge between the generalized controller and the disturbance observer based controller, Secondly, based on the clarified structure we derive a robust stability condition, and propose a design algorithm of free parameter taking the condition into account. The proposed design algorithm is easy to implement and, as a result, we obtain lower order free parameter then that of the conventional design algorithm.. Thirdly, we show by adopting an appropriate coprime factorization that the clarified structure can also be regarded as an extended version of the conventional PID compensator. Finally, we apply the proposed algorithm to a three-degrees-of freedom direct drive robot, and show some experimental results to verify the effectiveness of the proposed algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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