Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.3
no.2
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pp.117-123
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2001
To improve control performance of a non-linear system, many other reserches have used the sliding model control algorithm. The sliding mode controller is known to be robust against nonlinear and unmodeled dynamic terms. However, this algorithm raises the inherent chattering caused by excessive switching inputs around the sliding surface. Therefore, in order to solve the chattering problem and improve control performance, this study has developed the sliding mode controller with a perturbation estimator using the observer-based fuzzy adaptive network. The perturbation estimator based on the fuzzy adaptive network generates the control input of compensating unmodeled dynamics terms and disturbance. And the weighting parameters of the fuzzy adaptive network are updated on-line by adaptive law in order to force the estimation errors converge to zero. Therefore, the combination of sliding mode control and fuzzy adaptive network gives rise to the robust and intelligent routine. For evaluation control performance of the proposed approach, tracking control simulation is carried is carried out for the hydraulic motion simulator which is a 6-degree of freedom parallel manipulator.
To improve control performance of a non-linear system, many other researches have used the sliding mode control algorithm. The sliding mode controller is known to be robust against nonlinear and unmodeled dynamic terms. However. this algorithm raises the inherent chattering caused by excessive switching inputs around the sliding surface. Therefore, in order to solve the chattering problem and improve control performance, this study has developed the sliding mode controller with a perturbation estimator using the observer-based fuzzy adaptive network generates the control input for compensating unmodeled dynamics terms and disturbance. And, the weighting parameters of the fuzzy adaptive network are updated on-line by adaptive law in order to force the estimation errors to converge to zero. Therefore, the combination of sliding mode control and fuzzy adaptive network gives rise to the robust and intelligent routine. For evaluating control performance of the proposed approach. tracking control simulation is carried out for the hydraulic motion simulator which is a 6-degree of freedom parallel manipulator.
We propose the method for kinematic and dynamic modeling and Path-tracking of four-wheeled mobile robots with 2 d.o.f having the limited drive-torques. Controllability of wheeled-mobile robots is revealed by using the kinematic model. Instantaneously coincident coordinate system, force/torque propagation and Newton's equilibrium law are used to induce the dynamic model. When drive-torques generated by inverse dynamics exceed the limitation, we make wheeled-mobile robots follow the reference path by modifying the planned reference trajectory with time-scaling. The controller is introduced to compensate for error owing to modeling uncertainty and measurement noise. And simulation results prove that the method proposed by this paper is efficient.
The present paper is concerned with the design of distributed sensors and actuators. Strain type sensors and actuators are considered with their intensity continuously distributed throughout a continuous structure. The sensors measure a weighted average of the strain tensor. As a starting point for their design we introduce the concept of collocated sensors and actuators as well as the so-called natural output. Then we utilize the principle of virtual work for an auxiliary quasi-static problem to assign a mechanical interpretation to the natural output of the sensors to be designed. Therefore, we take the virtual displacements in the principle of virtual work as that part of the displacement in the original problem, which characterizes the deviation from a desired one. We introduce different kinds of distributed sensors, each of them with a mechanical interpretation other than a weighted average of the strain tensor. Additionally, we assign a mechanical interpretation to the collocated actuators as well; for that purpose we use an extended body force analogy. The sensors and actuators are applied to solve the displacement tracking problem for continuous structures; i.e., the problem of enforcing a desired displacement field. We discuss feed forward and feed back control. In the case of feed back control we show that a PD controller can stabilize the continuous system. Finally, a numerical example is presented. A desired deflection of a clamped-clamped beam is tracked by means of feed forward control, feed back control and a combination of the two.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.18
no.4
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pp.906-912
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2014
The study of fish robot is a main subject that are related with the propulsive force comparison using a varying amplitude and frequency for body and tail motion trajectory, and the quick turn using a proper trajectory function. In this study, when a fish robot thrusts forward, feedback control is difficult to apply for a fish robot, because body and tail joints as a sine wave are rolled. Therefore, we detect the virtual position based on the path of the fish robot, define the angle errors using the detected position and the look-ahead point on the given path, and design a controller to track given path. We have found that the proposed method is useful through the computer simulations.
Uninterrupted power supply has become indispensable during the maintenance task of active electric power lines as a result of today's highly information-oriented society and increasing demand of electric utilities. This maintenance task has the risk of electric shock and the danger of falling from high place. Therefore it is necessary to realize an autonomous robot system using electro-hydraulic manipulators because hydraulic manipulators have the advantage of electric insulation and power/mass density. Meanwhile an electro-hydraulic manipulator using hydraulic actuators has many nonlinear elements, and its parameter fluctuations are greater than those of an electrically driven manipulator. So it is relatively difficult to realize not only stable contact work but also accurate force control for the autonomous assembly tasks using hydraulic manipulators. In this paper, the robust force control of a 6-link electro-hydraulic manipulator system used in the real maintenance task of active electric lines is examined in detail. A nominal model for the system is obtained from experimental frequency responses of the system, and the deviation of the manipulator system from the nominal model is derived by a multiplicative uncertainty. Robust disturbance observers for force control are designed using this information in an H$\_$$\infty$/ framework, and implemented on the two different setups. Experimental results show that highly robust force tracking by a 6-link electro-hydraulic manipulator could be achieved even if the stiffness of environment and the shape of wall change.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.44
no.3
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pp.51-57
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2007
Without human dynamics effects, the manually operated target tracking system has poor performance or instability in real environments. The tracking system is invalid when a human is added to the control loop as a real time delay, because input signals are generated by human operator to reduce the errors between target and gun. In this paper, we consider the human operator as a part of controller and modeling the human operator as a first-order model to generate the intentional force. But it is known that human modeling is not easy because of disturbance or noise of the vehicle while moving for the target. We performed a variety of experiments with real plant to identify the model's parameters and verify the proposed operator model's efficiency.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.1
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pp.405-413
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2006
In general mechanical servo systems, friction deteriorates the performance of controllers by its nonlinear characteristics. Especially, friction phenomenon causes steady-state tracking errors and limit cycles in position and velocity control systems, even though gains of controllers are tuned well in linear system model. Even if sensor is used higher accuracy level, it is difficult to improve tracking performance of the position to the same level with a general control method such as PID type. Therefore, many friction models were proposed and compensation methods have been researched actively. In this paper, we consider that the variation of mover's mass is various by loading and unloading. The normal force variation occurs by it an other parameters. Therefore, the proposed control system is composed of main position controller and a friction compensator. A parameter estimator for a nonlinear friction model is designed by adaptive control law and adaptive backstepping control method.
Seo, Jung-Hyun;Han, Geun-Jo;Lee, Kwon-Soon;Lee, Jin-Woo
Journal of Navigation and Port Research
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v.31
no.1
s.117
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pp.55-64
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2007
In general mechanical servo systems, friction deteriorates the performance of controllers by its nonlinear characteristics. Especially, friction phenomenon causes steady-state tracking errors and limit cycles in position and velocity control systems, even though gains of controllers are tuned well in linear system model. Even if sensor is used higher accuracy level, it is difficult to improve tracking performance of the position to the same level with a general control method such as PID type. Therefore, many friction models were proposed and compensation methods have been researched actively. In this paper, we consider that the variation of mover's mass is various by loading and unloading. The normal force variation occurs by it and other parameters. Therefore, the proposed control system is composed of main position controller and a friction compensator. A parameter estimator for a nonlinear friction model is designed by adaptive control law and adaptive backstepping control method.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.1
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pp.15-22
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2002
This paper introduces a compensating system for machining error, which is resulted from chucking with separated jaws. In machining the chucked cylindrical workpiece, the deterioration of machining accuracy, such as out-of-roundness is inevitable due to the variation of the radial compliance of the chuck workpiece system which is caused by the position of jaws with respect to the direction of the applied force. To compensate the chucking compliance induced error, firstly roundness profile of workpiece due to chucking compliance after machining needs to be predicted. Then using this predicted profile, the compensated tool feed trajectory can be generated. And by synchronizing the cutting tool feed system with workpiece rotation, the chucking compliance induced error can be compensated. To satisfy the condition that the cutting tool feed system must provide high speed and high position accuracy, brushless linear DC motor is used. In this study, firstly through the force-deflection experiment in workpiece chucked lathe, the variation of radial compliance of chuck workpiece system is obtained. Secondly using the mathematical equation and cutting experiment result, the predicted profile of workpiece and its compensation tool trajectory are generated. Thirdly the configuration of compensation system using linear motor is introduced, and to improve the system performance, PID controller is designed. Finally the tracking performance of system is examined by experiment. Through the real cutting experiment, roundness is significantly improved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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