Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.6
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pp.526-530
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2011
This paper presents a new fuzzy model-based design approach for waypoints-tracking control of nonlinear underwater vehicles (UUVs) on a horizontal plane. The waypoints-tracking control problem is converted into the stabilization one for the error model between the given nonlinear UUV and the waypoints. By using the sector nonlinearity, the error model is modeled in Takagi-Sugeno's form. We then derive stabilization conditions for the error model in the format of linear matrix inequality. A numerical simulation is provided to illustrate the effectiveness of the proposed methodology.
Kang, Hyoung Bin;Lee, Ho Jae;Kim, Sung Hoon;Park, Ho Gyu
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.2
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pp.402-408
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2017
This paper deals with a robust ${\mathfrak{H}}_{\infty}$ controller design problem for waypoints tracking of large displacement unmanned underwater vehicles (LDUUVs) in Takagi-Sugeno fuzzy form. The LDUUV model uses a rudder to control its horizontal motion. We determine the order of waypoints based on their priorities and consider only surge force. A fuzzy controller in state-feedback form is taken and its design condition of is represented in terms of linear matrix inequalities. A numerical simulation is included to show the effectiveness of the theoretical development.
Kim, Min-Jae;Yang, Chang-Deok;Hong, Ji-Seung;Kim, Chang-Joo
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.9
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pp.922-929
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2009
This paper deals with the State-Dependent Riccati Equation (SDRE) Technique for the design of helicopter nonlinear waypoint guidance controller. To generate the flight guidance through multiple waypoints, we use the trigonometric spline. The controller design and its validation is based upon a level 2 simulation helicopter model and the designed SDRE controller is applied to the trajectory tracking problems. To validate the designed SDRE controller, the simulation environment of high fidelity helicopter model is developed using three independent computers. This paper focuses on the validation the present SDRE controller through the helicopter waypoint guidance simulation.
Forestry crane work in a forest harvester or forwarder is regarded as one of most hard work requiring a very high level of operation skill. The operator must handle two or more multi-axes joysticks simultaneously to control the multiple manipulators for maneuvering the crane-tip to its intended location. This study has been carried out to develop a crane-tip controller which can intuitively maneuver the crane-tip, resulting in improving the productivity by decreasing the technical difficulty of control as well as reducing the workload. The crane-tip controller consists of a single 2-axis joystick and a control algorithm run on microcontroller. Lab-scale forestry crane was constructed using electric cylinders. The crane-tip control algorithm has the crane-tip follow the waypoints generated on the given path considering the dead band region using LBO (Lateral Boundary Offset). A speed control gain to change the speed of relevant cylinders relatively is applied as well. By the P (Proportional) control within the control interval of 20 msec, the average error of crane-tip control on the predefined straight path turned out to be 14.5 mm in all directions. When the joystick is used the waypoints are generated in real time by the direction signal from the joystick. In this case, the average error of path control was 12.4 mm for straight up, straight forward and straight down movements successively at a certain constant speed setting. In the slant movement of crane-tip by controlling two axes of joystick simultaneously, the movement of crane-tip was controlled in the average error of 15.9 mm when the crane-tip is moved up and down while moving toward forward direction. It concluded that the crane-tip control was possible using the control algorithm developed in this study.
Kim, Seung-Hun;Kim, Moon-June;Kang, Sung-Chul;Hong, Suk-Kyo;Roh, Chi-Won
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.13
no.2
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pp.140-146
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2007
This paper demonstrates the development of a mobile robot for patrol. We fuse differential GPS, angle sensor and odometry data using the framework of extended Kalman filter to localize a mobile robot in outdoor environments. An important feature of road environment is the existence of curbs. So, we also propose an algorithm to find out the position of curbs from laser range finder data using Hough transform. The mobile robot builds the map of the curbs of roads and the map is used fur tracking and localization. The patrol robot system consists of a mobile robot and a control station. The mobile robot sends the image data from a camera to the control station. The remote control station receives and displays the image data. Also, the patrol robot system can be used in two modes, teleoperated or autonomous. In teleoperated mode, the teleoperator commands the mobile robot based on the image data. On the other hand, in autonomous mode, the mobile robot has to autonomously track the predefined waypoints. So, we have designed a path tracking controller to track the path. We have been able to confirm that the proposed algorithms show proper performances in outdoor environment through experiments in the road.
Purpose: Path planning and tracking algorithms applicable to various agricultural operations, such as tillage, planting, and spraying, are needed to generate steering angles for auto-guidance tractors to track a point ahead on the path. An optimal coverage path algorithm can enable a vehicle to effectively travel across a field by following a sequence of parallel paths with fixed spacing. This study proposes a path generation and tracking algorithm for an auto-guided Korean tractor with a tillage implement that generates a path with C-type turns and follows the generated path in a paddy field. A mathematical model was developed to generate a waypoint path for a tractor in a field. This waypoint path generation model was based on minimum tractor turning radius, waypoint intervals and LBOs (Limit of Boundary Offsets). At each location, the steering angle was calculated by comparing the waypoint angle and heading angle of the tractor. A path following program was developed with Labview-CVI to automatically read the waypoints and generate steering angles for the tractor to proceed to the next waypoint. A feasibility test of the developed program for real-time path tracking was performed with a mobile platform traveling on flat ground. The test results showed that the developed algorithm generated the desired path and steering angles with acceptable accuracy.
A waypoint tracking algorithm(WTA) is designed for Unmanned Surface Vehicle(USV) in which water-jet system is installed for propulsion To control the heading of USV for waypoint tracking, the steering nozzle of water-jet need, to be controlled. Firstly, target heading is calculated by using the position information of waypoints input from the land control center. Secondly, the command for the steering nozzle of water-jet is calculated in real time by using the heading and the rate-of-turn( ROT) from magnetic compass, In this study, in order to consider the drift angle due to external disturbance such as wind and wave, the course of ground( COG) can be used instead of heading at higher speed than a certain value, To test the performance of newly-designed WTA, the tests were carried out in actual sea area near Gwang-an bridge of Busan. In this paper, the sea trial test results from WTA are analyzed and compared with those from manual control and those from commercial controller.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.10
no.2
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pp.12-22
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2009
This paper deals with the State-Dependent Riccati Equation (SDRE) Technique for the design of rotorcraft waypoint guidance. To generate the flight trajectory through multiple waypoints, we use the trigonometric spline. The controller design and its validation is based upon a level 2 simulation rotorcraft model and the designed SDRE controller is applied to the trajectory tracking problems. To verify the designed guidance law, the simulation environment of high fidelity rotorcraft model is developed using three independent PCs. This paper focuses on the validation of rotorcraft waypoint guidance law which is designed by using SDRE Controller.
This paper deals with a waypoint trajectory following problem for the tilt-rotor UAV under development in Korea (TR-KUAV). In this problem, dynamic model inversion based on the linearized model and Sigma-Phi neural network with adaptive weight update are involved to realize the waypoint following algorithm for the vehicle in the helicopter flight mode (nacelle angle=0 deg). This algorithms consists of two main parts: outer-loop system as a command generator and inner-loop system as stabilizing controller. In this waypoint following problem, the position information in the inertial axis is given to the outer-loop system. From this information, Attitude Command/Attitude Hold logic in the longitudinal channel and Rate Command/Attitude Hold logic in the lateral channel are realized in the inner-loop part of the overall structure of the waypoint following algorithm. The nonlinear simulation based on the TR-KUAV is carried out to evaluate the stability and performance of the algorithm. From the numerical simulation results, the algorithm shows very good tracking performance of passing the waypoints given. Especially, it is observed that ACAH/RCAH logic in the inner-loop has the satisfactory performance due to adaptive neural network in spite of the model error coming from the linear model based inversion.
The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems
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v.20
no.1
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pp.174-192
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2021
The LIDAR sensor, which provides higher cognitive performance than cameras and radar, is difficult to apply to ADAS or autonomous driving because of its high price. On the other hand, as the price is decreasing rapidly, expectations are rising to improve existing autonomous driving functions by taking advantage of the LIDAR sensor. In level 3 autonomous vehicles, when a dangerous situation in the cognitive module occurs due to a sensor defect or sensor limit, the driver must take control of the vehicle for manual driving. If the driver does not respond to the request, the system must automatically kick in and implement a minimum risk maneuver to maintain the risk within a tolerable level. In this study, based on this background, a LIDAR-based LKS MRM algorithm was developed for the case when the normal operation of LKS was not possible due to troubles in the cognitive system. From point cloud data collected by LIDAR, the algorithm generates the trajectory of the vehicle in front through object clustering and converts it to the target waypoints of its own. Hence, if the camera-based LKS is not operating normally, LIDAR-based path tracking control is performed as MRM. The HAZOP method was used to identify the risk sources in the LKS cognitive systems. B, and based on this, test scenarios were derived and used in the validation process by simulation. The simulation results indicated that the LIDAR-based LKS MRM algorithm of this study prevents lane departure in dangerous situations caused by various problems or difficulties in the LKS cognitive systems and could prevent possible traffic accidents.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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