Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.2
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pp.540-552
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1996
In this paper, a compensation method of disturbance using a disturbance observer is proposed for a force control of a pneumatic robot manipulator. The generated torque by a pneumatic actuator can be estimated based on the pressure signals. The inner torque control system is constructed by feeding back the generated torque to improve the dynamic characteristics of the actuator. In order to reduce the influence of disturbances comprising friction torque, parameter variations of plant and environment and so on, the reaction torque control system is constructed with a disturbance observer which estimates the disturbances based on the reference input to the inner torque control system and the reaction torque sensed with a forced sensor. From some simulations and experiments, it is confirmed that the proposed control system is effective to improve the robustness for the friction torque and the parameter change of object in the force control of a pneumatic robot manupulator.
This paper presents identification and control of a surface mounting system. The mount head of the system is modeled to analyze its dynamic characteristics, which is critical to the placement performance of the mounter. Based on this model, an identification work is carried out to estimate the modeled parameters by using genetic algorithm (GA), which plays a role of minimizing an error between the actual response and the model response. Having obtained the identified parameters, we design a disturbance observer control to compensate the friction. The disturbance observer can estimate the friction force and the uncertainty of the system. From the experimental results, it is found that the proposed disturbance observer plus PID controller show a better performance than PID controller alone. In order to accomplish a stable contact content control for fast mounting a ...
This thersis presents precise position control emthods of a 3-PRPS in-parallel manipulator for industrial applications such as assembly of highly integrated semiconductors and microsurgery. Since real-time ontrol is one of the most important issues required for industrial application, the experimental hardware is set up with a VME based DSP controller. In the 3-PRPS parallel mainpulator, structurally existing frictiion at three horizontal links considerably degrades the precise position control. In order to compensate the friction of the horizontal links in the joint space, a disturbance compensation usign disturbance and velocity observers has been proposed and investigated. We analyzed the decision method of eigenvalues of the disturbance observer and the effects of the control resulted form tehsystem model errors. Through a series of simulations and experiments, we see that the methods is capable of compensating variations of the robot parameters such as inertia and damping as well as the joint friction. Experiments show that the disturbance compensation method usign disturbance and velocity observer is very effective to compensate the friction. Compared with conventional PID position control, it decreased position errors ina circular motion by approximately 70%.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.19
no.7
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pp.154-162
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2002
The effect of nonlinear friction in the low velocity is dominant in precise controlled mechanisms and it is difficult to model. This paper is concerned with the compensation for friction using the variable structure system approach as nonmodel based method. The problem of chattering in the sliding mode controller is suppressed by the implementation of the boundary layer concept. And the estimation for friction using sliding mode observer makes the upper bound of matched uncertainty reduced. Accordingly, the effect of chattering can be more suppressed. And the sliding surface is constructed by adding an integral component to the switching function that is made by using error dynamics. This sliding surface guarantees the good tracking performance. Experimental results for a XY table system show that the proposed method has a good performance especially in the low velocity.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.51
no.2
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pp.83-91
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2002
This paper presents a new speed and position sensorless control method of permanent magnet synchronous motors based on the sliding mode observer. Since the parameter of the dynamic equation such as machine inertia or viscosity friction coefficient are not well known and these values can be easily changed generally during normal operation, there are many restrictions in the actual implementation. The proposed adaptive sliding mode observer applies adaptive scheme so that observer may overcome the problem caused by using the dynamic equation. Furthermore, using the Lyapunov Function, the adaptive sliding mode observer can estimate rotor speed as well as stator resistance. The feasibility of the Proposed observer is verified cia the experiments.
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.13
no.3
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pp.76-83
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2004
The purpose of this paper is to find an effective control system for a hydraulic motor-load system using matlab. The Hydraulic control system consists of a hydraulic pump, a hydraulic proportional control valve, hydraulic pipelines, a hydraulic motor and a load system. The simulation models were verified by comparing the simulation results with measured data from the real hydraulic proportional position control system. In order to compensate the nonlinear friction characteristics in a hydraulic motor-load system, a discrete time PD controller and Friction torque observer has been applied.
Kim, In-Hyuk;Cho, Kyoung-Hoon;Son, Young Ik;Kim, Pil-Jun
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.51
no.1
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pp.202-208
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2014
Friction force on robot systems is highly nonlinear and especially disturbs precise control of the robots at low speed. This paper deals with the dynamic friction compensation problem of a well-known one-link benchmark robot system. We consider the LuGre model because the model can successfully represent dynamic characteristics and various effects of friction phenomenon. The proposed controller is constructed as two parts. An adaptive controller based on dual observers is used to estimate and compensate the dynamic friction. In order to attenuate the friction estimation error and other disturbances, PI observer is additionally designed. Through the computer simulations with the benchmark system, this paper first examines the effects of nonlinear dynamic friction on the control performance of the benchmark robot system. Next, it is shown that the control performance against the dynamic friction is improved by using the proposed controller.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.11
no.5
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pp.781-788
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1987
The state variables estimated in an observer were useed in feedback control of a hydraulic servosystem to increase the system stability and to enhance the system performance. The nonlinear hydraulic servosystem with the inherent nonlinearities due to the square root function of flow equation, the Coulomb friction and so on, was modelled as a fourth order linear hydraulic servosystem. Also, a second order linear system was derived for the observer-controller design. For these models, a fourth order linear observer and a second order linear observer were constructed respectively to evaluate the performance of the observer-based hydraulic servosystem. The results obtained from series of simulation showed that the system which had shown oscillatory phenomenon under proportional control became stable with the same maximum acceleration and velocity that it had started under proportional control.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.53
no.3
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pp.152-163
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2004
This paper presents a sensorless speed control of cylindrical permanent magnet synchronous motors(PMSM) using an adaptive integral binary observer In view of composition with a main loop regulator and an auxiliary loop regulator, the binary observer has a property of the chattering alleviation in the constant boundary layer. However, the steady state estimation accuracy and robustness are dependent upon the width of the constant boundary. In order to improve the steady state performance of the binary observer, the binary observer is formed by adding extra integral dynamics to the switching hyperplane equation. With the help of integral characteristic, the rotor speed can be finely estimated and utilized for a sensorless speed controller for PMSM. Since the Parameters of the dynamic equations such as machine inertia or a viscosity friction coefficient are lot well known, there are many restrictions in the actual implementation. The proposed adaptive integral binary observer applies an adaptive scheme so that observer may overcome the problem caused by using the dynamic equations and the rotor speed is constructed by using the Lyapunov function. The observer structure and its design method are described. The experimental results of the proposed algorithm are presented to demonstrate the effectiveness of the approach.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.5B
no.1
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pp.70-77
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2005
This paper presents sensorless speed control of a cylindrical permanent magnet synchronous motor (PMSM) using the adaptive integral binary observer. In view of the composition with a main loop regulator and an auxiliary loop regulator, the normal binary observer has the feature of chattering alleviation in the constant boundary layer. However, the steady state estimation accuracy and robustness are dependent upon the thickness of the constant boundary layer. In order to improve the steady state performance of the binary observer, a new binary observer is formed by the addition of extra integral dynamics to the existing switching hyperplane equation. Also, because the parameters of the dynamic equations such as machine inertia or viscosity friction coefficient are not well known and these values can be changed during normal operations, there are many restrictions in the actual implementation. The proposed adaptive integral binary observer applies an adaptive scheme so that the observer may overcome the problems caused by using dynamic equations. The rotor speed is constructed by using the Lyapunov function. The observer structure and its design method are described. The experimental results of the proposed algorithm are presented to prove the effectiveness of the approach.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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