Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.24
no.5
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pp.548-552
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2015
In this paper, we describe the quadruped walking-control algorithm of the complete full-size humanoid DARPA Robotics Challenge-HUBO (DRC-HUBO) robot. Although DRC-HUBO is a biped robot, we require a quadruped walking function using two legs and two arms to overcome uneven terrains in the DRC. We design a wave-type quadruped walking pattern as a feedforward control using several walking parameters, and we design zero moment point (ZMP) controllers to maintain stable walking using an inverted pendulum model and an observed-state feedback control scheme. In particular, we propose a switching algorithm for ZMP controllers using supporting value and weighting factors in order to maintain the ZMP control performance during foot switching. Finally, we verify the proposed algorithm by performing quadruped walking experiments using DRC-HUBO.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.7
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pp.1247-1253
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2008
A design method of a T-S fuzzy model based reduced order nonlinear unknown input observer(NUIO) is presented. The fuzzy NUIO is designed based on the parallel distributed compensation(PDC) concept. It consists of a number of the linear UIOs, each of which is designed for each local linear model in the T-S fuzzy model of a class of nonlinear systems. The fuzzy NUIO provides not only the state estimates insensitive to the unknown inputs, for example, disturbances and faults etc., but also the estimates of the unknown inputs. Therefore, It can be employed in the state feedback control and disturbance rejection control of a class of nonlinear systems with unknown disturbances. It also applied to the robust residual generation for the fault detection and isolation systems and to the design of fault tolerant control systems. As an example, the NUIO is applied to an inverted pendulum system to show the state and disturbance estimation performance and to illustrate the fuzzy reduced order NUIO design method.
In this paper, we consider multi-objective synthesis of fuzzy controllers for a widely used special class of the Takagi-Sugeno(TS) fuzzy systems. We propose a new fuzzy controller utilizing the strategy of rescaling and show that synthesis of the proposed controllers satisfying multiple design objectives can be reduced to a simple linear matrix inequality(LMI) problem. Finally, an application to an inverted pendulum on a cart is presented to illustrate the validity of the proposed method.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.18
no.8
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pp.768-773
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2012
Packet loss compensation techniques are increasingly important to stable remote control over wireless communication in WNCS (Wireless Networked Control Systems). Its time varying channels, limited bandwidth, interference, and poor signal not only leads to packet loss or latency, but also can negatively affect performance and system stability. This paper presents a compensation technique exploiting an EWMA (Exponentially Weighed Moving Average)-based value estimator to clarify the influence of packet loss on the overall WNCS behavior. As an example of actuator to be remotely controlled, a rotary-type inverted pendulum has been considered, and modeled. Performance evaluation results through Matlab/Simulink and Truetime co-simulation confirm the superiority of the proposed value estimation method over previous approaches.
Bang, Eun-Oh;Chae, Myong-Gi;Lee, Snag-Bae;Tack, Han-Ho;Kim, Il
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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1998.10a
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pp.532-538
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1998
In this paper, a new adaptive fuzzy inference method using neural network based fuzzy reasoning is proposed to make a fuzzy logic control system more adaptive and more effective. In most cases, the design of a fuzzy inference system rely on the method in which an expert or a skilled human operator would operate in that special domain. However, if he has not expert knowledge for any nonlinear environment, it is difficult to control in order to optimize. Thus, using the proposed adaptive structure for the fuzzy reasoning system can controled more adaptive and more effective in nonlinear environment for changing input membership functions and output membership functions. The proposed fuzzy inference algorithm is called adaptive neuro-fuzzy control(ANFC). ANFC can adapt a proper membership function for nonlinear plant, based upon a minimum number of rules and an initial approximate membership function. Nonlinear function approximation and rotary inverted pendulum control system ar employed to demonstrate the viability of the proposed ANFC.
Many control applications using Neural Network need a priori information about the objective system. But it is impossible to get exact information about the objective system in real world. To solve this problem, several control methods were proposed. Reinforcement learning control using neural network is one of them. Basically reinforcement learning control doesn't need a priori information of objective system. This method uses reinforcement signal from interaction of objective system and environment and observable states of objective system as input data. But many methods take too much time to apply to real-world. So we focus on faster learning to apply reinforcement learning control to real-world. Two data types are used for reinforcement learning. One is reinforcement signal data. It has only two fixed scalar values that are assigned for each success and fail state. The other is observable state data. There are infinitive states in real-world system. So the number of observable state data is also infinitive. This requires too much learning time for applying to real-world. So we try to reduce the number of observable states by classification of states with Self-Organizing Map. We also use neural dynamic programming for controller design. An inverted pendulum on the cart system is simulated. Failure signal is used for reinforcement signal. The failure signal occurs when the pendulum angle or cart position deviate from the defined control range. The control objective is to maintain the balanced pole and centered cart. And four states that is, position and velocity of cart, angle and angular velocity of pole are used for state signal. Learning controller is composed of serial connection of Self-Organizing Map and two Multi-layer Feed-Forward Neural Networks.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.15
no.5
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pp.527-532
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2005
In this paper, we proposed an adaptive fuzzy sliding control for unknown nonlinear systems using estimation of bounds for approximation errors. Unknown nonlinearity of a system is approximated by the fuzzy logic system with a set of IF-THEN rules whose consequence parameters are adjusted on-line according to adaptive algorithms for the purpose of controlling the output of the nonlinear system to track a desired output. Also, using assumption that the approximation errors satisfy certain bounding conditions, we proposed the estimation algorithms of approximation errors by Lyapunov synthesis methods. The overall control system guarantees that the tracking error asymptotically converges to zero and that all signals involved in controller are uniformly bounded. The good performance of the proposed adaptive fuzzy sliding mode controller is verified through computer simulations on an inverted pendulum system.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.7
no.5
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pp.393-398
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2001
This paper presents a new method with time-varying boundary layer and input gain, variated by Fuzzy Logic Control(FLC) by means of the system state in Sliding Mode Control (SMC). In addition to the time-varying boundary layer, the time-varying range of the fuzzy membership function has an effect on not only chattering reduction but also fast response characteristics. On the basis of SMC with time-varying boundary and FLC with time-varying input and output range, a computer simulation for inverted pendulum results in elimination of the chattering phenomenon and fast response.
This paper describes the application of a simulated annealing to a random signal-based learning. The simulated annealing is used to generate the reinforcement signal which is used in the random signal-based learning. Random signal-based learning is similar to the reinforcement learning of neural network. It is poor at hill-climbing, whereas simulated annealing has an ability of probabilistic hill-climbing. Therefore, hybridizing a random signal-based learning with the simulated annealing can produce better performance than before. The validity of the proposed algorithm is confirmed by applying it to two different examples. One is finding the minimum of the nonlinear function. And the other is the optimization of fuzzy control rules using inverted pendulum.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2004.04a
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pp.438-441
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2004
In this study, we introduce a noble neurogenetic approach to the design of fuzzy controller. The design procedure dwells on the use of Computational Intelligence (CI), namely genetic algorithms and Fuzzy-Set based Neural Networks (FSNN). The crux of the design methodology is based on the selection and determination of optimal values of the scaling factors of the fuzzy controllers, which are essential to the entire optimization process. First, the tuning of the scaling factors of the fuzzy controller is carried out by using GAs, and then the development of a nonlinear mapping for the scaling factors is realized by using GA based FSNN. The developed approach is applied to a nonlinear system such as an inverted pendulum where we show the results of comprehensive numerical studies and carry out a detailed comparative analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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