This paper proposes a Self-Tuning control algorithm for tracking the reference trajectory by measuring the end-point of robot manipulator whose links are light and flexible, and the performance of it is tested through the computer simulation. As an object of system, a flexible robot manipulator with two-links is considered and an assumed mode shape method including gravity force is adopted to analyze the vibration modes for each links and dynamics equation is derived. The controller is designed as a combined form which consists of dynamic feedforward compensator and self-tuning feedback controller. The one supplies nominal torque and the other supplies variational torque to manipulator. Apart from the, K-incremental predictor is also proposed in order to eliminate the offset error. and it shows that the result of simulation adapted well to load change and rapid velocity.
진동을 감소시키는 방법으로 과거에는 최적의 설계 변수를 선정하는 수동 제어 방법이 주로 연구되었으나, 보다 확실한 진동 제어를 위하여 최근에는 피드백 루프(Feedback loop)를 이용하는 능동제어에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 능동제어에 의한 진동을 억제하는 방법에 대하여 연구하려고 한다. 진동체로는 외팔보를 선택하였으며 진동체의 진동을 제어하는 장치로는 제어코일과 베이스코일로 구성된 Push-Pull 타입의 전자석 제어회로를 직접 제작하고 시스템을 모델링 하고자 한다.
The most basic form of a direct-drive linear motor is the voice coil motor(VCM). The voice coil motor employs a stationary permanent magnet field assembly in conjunction with a moving coil winding assembly to produce a force proportional to the current applied to the coil. Voice coil motor provide motion capable of extremely fine position sensitivity, limited only by the feedback sensor used to close the control loop. This paper presents dual-servo voice coil motor for improvement of driving range and position resolution. The voice coil motor is a cylindrical shape to improve reliability of a nanoindenter.
본 논문에서는 DACS(Divert and Attitude Control System)를 장착한 KV(kill vehicle)의 비선형 가속도 조종루프 설계에 대해서 다룬다. ACS(Attitude Control System)는 받음각을 0으로 유지시키는 추력을 유발시키며, 받음각 제어를 위해 ACS를 제어명령으로 사용하는 궤환선형화 기반 비선형 받음각 조종루프를 제안한다. 받음각이 0인 조건에서는 비행경로각과 자세각이 일치하기 때문에 DCS(Divert Control System)는 유도루프에서 요구하는 측방향 가속도를 직접 생성하도록 제어한다. 이러한 방식에서는 추력에 의한 공력간섭 효과를 최소화 시킬 수 있으며, DCS와 ACS의 운용로직을 단순화 시킬 수 있다. 수치 시뮬레이션을 통해 제안한 기법의 성능을 검증한다.
This paper is concerned with the dynamic modeling, active vibration controller design and experiments for a cylindrical shell equipped with MFC actuators. The dynamic model was derived by using Rayleigh-Ritz method based on Donnel-Mushtari shell theory. The actuator and sensors for the MFC actuator equations were derived based on pin-force model. The equations of motion were then reduced to modal equations of motion by considering the modes of interest. The sensor equations were also converted to a reduced form. An aluminum shell was fabricated to demonstrate the effectiveness of modeling and control techniques. The boundary conditions at both ends of the shell were assumed to be shear diaphragm. Theoretical natural frequencies were calculated and compared to experimental result. It was observed that the theoretical result is in good agreement with experimental result for the first two modes. The multi-input and multi-output positive position feedback controller, which can cope with first two modes, was then designed based on the blockinverse theory and implemented using DSP. It was found from experiment that vibrations can be successfully suppressed.
For an increased level of productivity, it is important that the end-point of a robot manipulator moves from an initial location to final position in the minimum time subject to the available maximum actuator's torque (or force) at each joints. The main issue is to develop an algorithm to compute the actuators in real-time. In this paper, a digital state feedback control algorithm has bean developed to obtain the near-minimum-time trajectory for the end-effector of a robot manipulator. In this algorithm, the poles of the linearized closed loop system are judiciously placed in the Z-plane to permit minimum-time response without violating the constraints on the actuator torques. The validity of this algorithm have been established using numerical simulations. A three-link manipulator in chosen for this purpose and results are discussed for three different combinations of initial and final station.
The manufacturing sector resorts to automation to increase production and homogeneity of products during mass production, without increasing scarce, expensive, and unreliable manpower. Automation in the form of multiple robotic arms that handle materials in all directions in different stages of the process is proven to be the best way to increase production. This paper thoroughly investigates robotic single-arm movements, that is, 360° vertical rotation, with the help of a brushless DC motor, controlled by a fuzzy proportional-integral-derivative (PID) controller. This paper also deals with the design and performance of the fuzzy-based PID controller used to control vertical movement against the limited scope of conventional PID feedback controller and how the torque of the arm is affected by the fuzzy PID controller in the four quadrants to ensure constant speed and accident-free operation despite the influence of gravitational force. The design was simulated through MATLAB/SIMULINK and integrated with dSPACE DS1104-based hardware to verify the dynamic behaviors of the arm.
본 연구는 피겨스케이팅의 여자국가대표 선수 4명으로부터 고난도 스핀기술인 FSS과 FCS동작을 분석하였다. 이를 위하여 자세유형에 따른 스핀동작 간 족저압력변인 접지면적(CA), 최대힘(MF), 최대압력(PP) 그리고 인체무게중심(COG)에 의한 발바닥 9개 영역을 중심으로 압력변화를 고찰하였다. 본 회전구간에서 두 스핀기술 간 접지면적이 17.2%의 차이로 스핀축이 한 곳에 보다 잘 집중된 경우는 FCS인것으로 나타났다. 최대힘에서 FSS는 97%BW, FCS는 143%BW로서 20% 높았으며, 최대압력 또한 FCS가 FSS보다 20% 높은 수치를 보였다. 이러한 결과는 인체무게중심선과 압력중심점과의 상호관계로부터 FSS의 압력중심점이 인체무게중심선보다 발바닥 후면, 반대로 FCS는 발바닥 앞면에 위치하는 자세패턴에 의한 기능적 차이로 분석되었다. 위의 결과로부터 FCS가 상대적으로 FSS보다 스핀기술 시 높은 인체중심과 하지말단을 이용한 큰 회전반경으로부터 스핀속도를 보다 잘 통제하는 운동구조로 고찰되었다.
본 논문에서는 시각정보와 경험이 가상환경에서 햅틱 디바이스로 상호작용 하는데 미치는 영향에 대한 연구이다. 이를 알아보기 위해 Load-on-task를 통하여 물체의 크기와 누적된 경험이 가상환경에서 무게를 예측하고 상호작용 하는데 영향을 미친다는 사실을 확인하였다. 또 가상환경에서 물체 이동 실험을 통해 물체에 대한 정보가 다를 경우 빠르게 잘못된 정보를 보상하고 안정적인 힘 조절을 확인하였다. 위 실험을 통해 가상환경에서의 경험이 물체의 시각적인 정보보다 많은 영향을 주지만, 경험이 없는 환경의 경우 시각적인 정보가 가상환경에서 물체와의 상호작용에 크게 영향을 주는 요소라는 것을 확인하였다. 따라서 가상환경에서 정밀한 조작(로봇 수술 등)이 필요한 의 경우 실제 물체의 물성치와 시각 데이터를 기반으로 유사한 환경을 조성해야 하며, 만약 그러한 환경 조성이 어려울 시에는 충분한 사전시험을 통하여 가상환경이 가진 특성을 경험할 수 있게 준비해야 한다.
Recently, magnetorheological elastomer (MRE) material and its devices have been developed and attracted a good deal of attention for their potentials in vibration control. Among them, a highly adaptive base isolator based on MRE was designed, fabricated and tested for real-time adaptive control of base isolated structures against a suite of earthquakes. To perfectly take advantage of this new device, an accurate and robust model should be built to characterize its nonlinearity and hysteresis for its application in structural control. This paper first proposes a novel hysteresis model, in which a nonlinear hyperbolic sine function spring is used to portray the strain stiffening phenomenon and a Voigt component is incorporated in parallel to describe the solid-material behaviours. Then the fruit fly optimization algorithm (FFOA) is employed for model parameter identification using testing data of shear force, displacement and velocity obtained from different loading conditions. The relationships between model parameters and applied current are also explored to obtain a current-dependent generalized model for the control application. Based on the proposed model of MRE base isolator, a second-order sliding mode controller is designed and applied to the device to provide a real-time feedback control of smart structures. The performance of the proposed technique is evaluated in simulation through utilizing a three-storey benchmark building model under four benchmark earthquake excitations. The results verify the effectiveness of the proposed current-dependent model and corresponding controller for semi-active control of MRE base isolator incorporated smart structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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