Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.14
no.3
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pp.23-31
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2005
The purpose of this study is to design a disturbance observer for a micro-stepping stage to eliminate the disturbances from cables, friction, mass unbalance of the moving part, etc. The disturbance observer is designed for air-floating X-Y precision micro-stepping X-Y stage which widely used in stepper machine or semiconductor manufacturing systems. The micro-stepping X-Y stage has a weak point of the variation of characteristics with position locations, which caused by various disturbances. In this study, it will be described that a simple and high throughput disturbance observer algorithm improves the dynamic error and settling time of the micro-stepping stage.
Magnetic levitation system with the advantages of non-contact, no friction and no wear can satisfy the requirement of high precision and high speed positioning. In this paper, magnetic levitation positioning stage which mainly consists of planar coil and HALBACH permanent magnet array and its control and driving system are designed. Magnetic levitation system is a highly nonlinear and strongly coupled complex system and its control performance can be influenced by the uncertainty and external disturbance. So exact feedback linearization method is used to realize exact linearization and decoupling, and a strategy of sliding mode control based on disturbance observer is proposed to compensate the uncertainty and external disturbance. Detailed proofs of observer's convergence property and system stability are derived. Both the simulation and experiment results verify the effectiveness of sliding mode control algorithm based on disturbance observer.
An approach to control the position for an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) based on an adaptive integral binary observer is described. The binary controller with a binary observer is composed of a main loop regulator and an auxiliary loop regulator. One of its key features is that it alleviates chatter in the constant boundary layer. However, 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 and eliminate the chattering problem of the constant boundary layer, a new binary observer is formed by adding extra integral dynamics to the existing switching hyperplane equation. Also, the proposed adaptive integral binary observer applies an adaptive scheme because the parameters of the dynamic equations such as the machine inertia and the viscosity friction coefficient are not well known. Furthermore, these values can typically be easily changed during normal operation. However, the proposed observer can overcome the problems caused by using the dynamic equations, and the rotor position estimation is constructed by integrating the rotor speed estimated with a Lyapunov function. Experimental results obtained using the proposed algorithm are presented to demonstrate the effectiveness of the approach.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.55
no.11
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pp.483-490
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2006
When the nonlinearities, such as friction and backlash, are not considered in the controller design, undesirable oscillations can occur in the steady-state response of a control system. This paper deals with a method to reduce oscillations that often appear in the steady-state response of a pendulum system, which is controlled by a state feedback controller based on the linearized system model. With an assumption that the oscillations shown in the steady-state are caused by the Coulomb friction, we improve the performance of stabilization and tracking by estimating and compensating for the Coulomb friction in the pendulum system. Experimental results show that the control performance can be improved sufficiently by the proposed method, when it is applied to an inverted cart pendulum which is a multi-variable unstable system. Furthermore, we could see that the Coulomb friction model used in the estimation of the friction is valid in applying the suggested method.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.56
no.1
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pp.71-80
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2007
A control approach for the sensorless speed control of interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM) based on adaptive integral the binary is proposed. 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 width of the constant boundary limits the steady state estimation accuracy and robustness. In order to improve the steady state performance of the binary observer, the binary observer is formed by adding extra integral augmented switching the hyperplane equation. By mean of integral characteristics, the rotor speed can be finely estimated and utilized for a sensorless speed controller for IPMSM. The proposed adaptive integral binary observer applies an adaptive scheme, because the parameters of the dynamic equations such as the machine inertia or the viscosity friction coefficient is not well known and these values can be easily changed generally during normal operation. Therefore, the observer can overcome the problem caused by using the dynamic equations, and the rotor speed estimation is constructed by using the Lyapunov function. The experimental results of the proposed algorithm are presented to demonstrate the effectiveness of the approach.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.55
no.5
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pp.271-279
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2006
In this paper, a new speed sensorless control based on an adaptive sliding mode observer is proposed lot the interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM) drives. With using voltage equation only, the adaptive sliding mode observer was investigated. 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 during normal operation, there are many restrictions in the actual implementation. The proposed adaptive sliding mode observer applied to overcome the problem caused by using the dynamic equation. Furthermore, the Lyapunov function is used to prove the system stability included speed estimate and speed control. The effectiveness of the proposed algorithm is confirmed by the experiments.
This paper is concerned with the design of a robust tracking controller using a state observer on a robotic manipulator under the disturbance. The controller is designed to follow a step or ramp reference input without steady state error in the presence of a disturbance and a system parameter variation. In most cases, since all the state vectors are not measured, unmeasurable state vectors must be estimated or reconstructed. A reduced order observer is proposed to estimate unmeasurable state vectors of the non-linear system. Some problems are caused by the Coulomb friction, the disturbance, and the spring effect of a link between the drive motor and the manipulator arm. The state variables, directly measured and estimated by the reduced order observer, are fed back to the controller. When the robot system exhibits the 'limit cycle, the feedback gains initially obtained by optimal control theory are changed. As a result, the limit cycle is eliminated by the new controller gains,
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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v.2
no.1
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pp.69-76
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2013
This paper is concerned with speed tracking control problem for permanent-magnet synchronous drives (PMSM) in the presence of an variable load torque and unknown model parameters. The disturbance of speed control caused by inaccuracy of model parameters has been investigated. A load torque observer has been proposed to observe the load torque and estimate the disturbance caused by inaccuracy of model parameters. Both inertia and friction coefficient are identified in gradient descent approach. The stability condition of the observer has also been studied. Furthermore an improved feed-forward control has been introduced to reduce the speed track error. The proposed control strategy has been verified by both simulation and experimental results.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.53
no.3
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pp.154-160
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2004
In this paper, a combined field orientation and adaptive backstepping approach using a sliding mode adaptive flux observer, is proposed for the control of induction motor In order to achieve the speed regulation with the consideration of improving power efficiency, rotor angular speed and flux amplitude tracking objectives are formulated. Rotor flux and inverse time constant are estimated by the sliding mode adaptive flux observer based on a fixed stator frame model and mechanical lumped uncertainty such as inertia moment, load torque disturbance, friction compensated by the adaptive backstepping based on a field-oriented model. Simulation results are provided to verify the effectiveness of the proposed approach.
This paper proposes a sum of squares (SOS) method for anti-swing control of overhead crane system using HOSM (High-Order Sliding-Mode) observer. By representing the dynamic equations of overhead crane as the polynomial dynamic equations via Taylor series expansion, the control input is obtained from the converted polynomial dynamic equations by numerical tool SOSTOOL. Since the actual crane systems include disturbance such as wind and friction, we propose a method to compensate for the disturbance by estimating the disturbance using HOSM observer. Numerical simulations show the effectiveness and the applicability of the proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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