This paper presents the motion control of a mobile robot with arc sensor for lattice type welding. Its dynamic equation and motion control method for welding speed and seam tracking are described. The motion control is realized in the view of keeping constant welding speed and precise target line even though the robot is driven along a straight line or comer. The mobile robot is modeled based on Lagrange equation under nonholonomic constraints and the model is represented in state space form. The motion control of the mobile robot is separated into three driving motions of straight locomotion, turning locomotion and torch slider controls. For the torch slider control, the proportional integral derivative (PID) control method is used. For the straight locomotion, a concept of decoupling method between input and output is adopted and for the turning locomotion, the turning speed is controlled according to the angular velocity value at each point of the comer with range of $90^{\circ}$ constrained to the welding speed. The proposed control methods are proved through simulation results and the results have proved that the mobile robot has enough ability to apply the lattice type welding line.
Ulusoy, Serdar;Bekdas, Gebrail;Nigdeli, Sinan Melih
Structural Engineering and Mechanics
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v.75
no.2
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pp.175-191
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2020
In this study, multi-story structures are actively controlled using metaheuristic algorithms. The soil conditions such as dense, normal and soft soil are considered under near-fault ground motions consisting of two types of impulsive motions called directivity effect (fault normal component) and the flint step (fault parallel component). In the active tendon-controlled structure, Proportional-Integral-Derivative (PID) type controller optimized by the proposed algorithms was used to achieve a control signal and to produce a corresponding control force. As the novelty of the study, the parameters of PID controller were determined by different metaheuristic algorithms to find the best one for seismic structures. These algorithms are flower pollination algorithm (FPA), teaching learning based optimization (TLBO) and Jaya Algorithm (JA). Furthermore, since the influence of time delay on the structural responses is an important issue for active control systems, it should be considered in the optimization process and time domain analyses. The proposed method was applied for a 15-story structural model and the feasible results were found by limiting the maximum control force for the near-fault records defined in FEMA P-695. Finally, it was determined that the active control using metaheuristic algorithms optimally reduced the structural responses and can be applied for the buildings with the soil-structure interaction (SSI).
Kim, Il-Hwan;Stanley Fok;Kingsley Fregene;Lee, Dong-Hoon;Oh, Tae-Seok;David W. L. Wang
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.2
no.1
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pp.83-91
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2004
The purpose of this paper is to obtain an accurate nonlinear system model to test various control schemes for a motion control system that requires high speed, robustness and accuracy. An industrial sewing machine equipped with a Brushless DC motor is considered. It is modeled by a neural network that is configured as an output-error dynamical system. The identified model is essentially a one step ahead prediction structure in which past inputs and outputs are used to calculate the current output. Using the model, a 2 degree-of-freedom PID controller to compensate the effects of disturbance without degrading tracking performance has been de-signed. In this experiment, it is not preferable for safety reasons to tune the controller online on the actual machinery. Experimental results confirm that the model is a good approximation of sewing machine dynamics and that the proposed control methodology is effective.
Park Jungmoon;Lee Sangheon;Shin Seoyong;Song Seongho
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.30
no.4A
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pp.233-240
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2005
In this paper, we have shown the gain recovery time of erbium-doped fiber amplifier(EDFA) in WDM add/drop networks can be reduced to less than $3\mu$sec by employing disturbance observer technique with PID controller which is based on 3-level EBFA model. The $3\mu$sec transient time is the fastest one ever reported and it is about $1\%$ of $250\mu$sec previously obtained from disturbance observer technique with PI controller which was based on 2-level EDFA model and it is also less than $200\mu$sec of commercially available EDFAs for WDM networks. We were able to obtain this result by analyzing various system characteristics as we change the parameters of disturbance observer and PID controller. If this result is applied to a commercial product, the product will do an important role in the future dynamic WDM networks.
Park, Jong-Hyeok;No, Tae-Su;Mun, Jeong-Hui;Kim, Ji-Eon
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.34
no.12
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pp.25-34
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2006
In this paper, a method of designing the pitch control algorithm for the wind turbine generator system (WTGS) and results of nonlinear simulation are presented. For this, the WTGS is treated as a multibody system and the blade element and momentum theory are adopted to model the aerodynamic force and torque acting the rotor blades. For the purpose of controller design, the WTGS is approximated to 1 DOF system using the fact that the WTGS is eventually a constrained multibody system. Then a classical PID controller is designed and used to regulate the rotational speed of the generator. FORTRAN based nonlinear simulation program is written and used to evaluate the performance of the proposed controller at the various wind scenario and operational modes.
A robust controller for a 6 DOF magnetically levitated fine manipulator is presented. The proposed controller consists of following two parts : a model reference controller (MRC) and a H$_{\infty}$ controller (HIC). First, the MRC stabilizes the motion of the manipulator. Then, the motion of the manipulator follows that of the reference model. Second, the HIC minimizes errors generated from the MRC due to noise and disturbance since the HIC is a kind of robust controller. The experiments of position control and tracking control are carried out by use of the proposed controller under the conditions of free disturbances and forced disturbances. Also, the experiments using PID controller are carried out under the same conditions. The results from above two controllers are compared to investigate the control performances. As the results, it is observed that the proposed controller has similar position accuracy but better tracking performances comparing to the PID controller as well as good disturbance rejection effect due to the robust characteristics of the controller. In conclusion, it is verified that the proposed controller has the simple control structure, the good tracking performances and good disturbance rejection effect due to the robust characteristics of the controller..
This paper presents a new PID controller for a DC/DC boost converter model that has a parasitic inductor resistance. In order to maintain the robust output regulation property under load variations the proposed controller is designed by using an additional state variable developed via a parallel-damped passivity-based control approach. Simulation results using Matlab/Simulink SimPowerSystems compare the performances of the proposed controller with a conventional PI controller for reference step changes and load uncertainties.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.2
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pp.93-102
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2005
The Nyquist robust stability margin is proposed as a measure of robust stability for systems with Affine TFM(Transfer Function Matrix) parametric uncertainty. The parametric uncertainty is modeled through a Affine TFM MIMO (Multi-Input Multi-Output) description with dead-time, and the unstructured uncertainty through a bounded perturbation of Affine polynomials. Gershgorin's theorem and concepts of diagonal dominance and GB(Gershgorin Bands) are extended to include model uncertainty. Multiloop PI/PID controllers can be tuned by using a modified version of the Ziegler-Nichols (ZN) relations. Consequently, this paper provides sufficient conditions for the robustness of Affine TFM MIMO uncertain systems with dead-time based on Rosenbrock's DNA. Simulation examples show the performance and efficiency of the proposed multiloop design method for Affine uncertain systems with dead-time.
Dong Cheol Song;Seung Tae Hwang;Nebiyeleul Daniel Amare;Young Ik Son
Journal of the Semiconductor & Display Technology
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v.23
no.2
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pp.92-99
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2024
As semiconductor processes require several nanometers precision, the importance of motor control is increasing in semiconductor equipment. Due to unpredictable uncertainties such as friction and mechanical vibrations achieving precise position control in semiconductor processes is challenging. The internal model principle-based controller is a control technique that ensures robust steady-state performance by incorporating a model of the reference and disturbance. The disturbance observer-based controller is a prominent robust control technique implemented to cope with various nonlinearities and uncertainties. Provided that the two controllers can be designed to exhibit equivalent performance under certain conditions, this paper demonstrates through experiments that they yield identical results for the case of a BLDC position control problem. The experimental results also indicate that they can offer enhanced robustness compared with the conventional PID controller in the presence of a time-varying disturbance.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.6
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pp.500-505
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2000
This paper deals with wafer temperature uniformity control essential in rapid thermal processing (RTP). One of the important control objectives of RTP is to keep the temperature over the wafer surface as uniformly as possible. For this, a discrete time state equation around the operating point is first identified by using the subspace fitting method, and a multivariable LQG(Linear Quadratic Gaussian) controller is designed based on the identified model. Simulation and experimental results show improvement in temperature uniformity over the conventional PID method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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