Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.36
no.5
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pp.448-454
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2008
This paper deals with a behavior based decentralized control strategy for UAV swarming utilizing the artificial potential functions and the sliding mode control technique. Individual interactions for swarming behavior are modeled using the artificial potential functions. The motion of individual UAV is directed toward the negative gradient of the combined potential. For tracking the reference trajectory of UAV swarming, a swarming center is considered as the object of control. The sliding-mode control technique is adopted to make the proposed swarm control strategy robust with respect to the system uncertainties and the varying mission environment. Numerical simulation is performed to verify the performance of the proposed controller.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.11
no.3
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pp.167-174
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2010
The design, dynamics, and control allocation of tri-rotor unmanned aerial vehicles (UAVs) are introduced in this paper. A trirotor UAV has three rotor axes that are equidistant from its center of gravity. Two designs of tri-rotor UAV are introduced in this paper. The single tri-rotor UAV has a servo-motor that is installed on one of the three rotors, which enables rapid control of its motion and its various attitude changes-unlike a quad-rotor UAV that depends only on the angular velocities of four rotors for control. The other design is called 'coaxial tri-rotor UAV,' which has two rotors installed on each rotor axis. Since the tri-rotor type of UAV has the yawing problem induced from an unpaired rotor's reaction torque, it is necessary to derive accurate dynamic and design control logic for both single and coaxial tri-rotors. For that reason, a control strategy is proposed for each type of tri-rotor, and nonlinear simulations of the altitude, Euler angle, and angular velocity responses are conducted by using a classical proportional-integral-derivative controller. Simulation results show that the proposed control strategies are appropriate for the control of single and coaxial tri-rotor UAVs.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.12
no.1
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pp.43-56
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2011
An integrated system composed of guidance, navigation and control (GNC) system for autonomous proximity operations and the docking of two spacecraft was developed. The position maneuvers were determined through the integration of the state-dependent Riccati equation formulated from nonlinear relative motion dynamics and relative navigation using rendezvous laser vision (Lidar) and a vision sensor system. In the vision sensor system, a switch between sensors was made along the approach phase in order to provide continuously effective navigation. As an extension of the rendezvous laser vision system, an automated terminal guidance scheme based on the Clohessy-Wiltshire state transition matrix was used to formulate a "V-bar hopping approach" reference trajectory. A proximity operations strategy was then adapted from the approach strategy used with the automated transfer vehicle. The attitude maneuvers, determined from a linear quadratic Gaussian-type control including quaternion based attitude estimation using star trackers or a vision sensor system, provided precise attitude control and robustness under uncertainties in the moments of inertia and external disturbances. These functions were then integrated into an autonomous GNC system that can perform proximity operations and meet all conditions for successful docking. A six-degree of freedom simulation was used to demonstrate the effectiveness of the integrated system.
A PTO (power-take-off) mechanism by using relative heave motions between a floating buoy and its inner mass (magnet or amateur) is suggested. The inner power take-off system is characterized by a mass with linear stiffness and damping. A vertical truncated cylinder is selected as a buoy and a special station-keeping system is proposed to minimize pitch motions while not affecting heave motions. By numerical examples, it is seen that the maximum power can actually be obtained at the optimal spring and damper condition, as predicted by the developed WEC(wave energy converter) theory. Then, based on the developed theory, several design strategies are proposed to further enhance the maximum PTO, which includes the intentional mismatching among heave natural frequency of the buoy, natural frequency of the inner dynamic system, and peak frequency of input wave spectrum. By using the intentional mismatching strategy, the generated power is actually increased and the required damping value is significantly reduced, which is a big advantage in designing the proposed WEC with practical inner LEG (linear electric generator) system.
International journal of advanced smart convergence
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v.9
no.2
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pp.49-57
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2020
We have not identified on what gender difference during gait at a pace of one's preferred velocity effects on the function of bilateral lower limb. This study was undertaken to investigate a difference of gait strategy by gender during gait at a one's preferred velocity of participants of adult male and female (n=20). Cinematographic data for motion analysis, ground reaction force (GRF) variables, and muscle volume of lower limb were analyzed. Significant difference of variables on movement of center of mass whole body, joint angle and moment of lower limb, and ground reaction force were tested by 2-way ANOVA analysis (P<0.05). Male group showed more muscle volume than female, and both showed more volume in dominant leg than non-dominant. Main effect by bilateral leg during gait showed higher difference in right than left leg in change of vertical position of center of mass (maximal, minimal). Main effect by gender in vertical change of position and velocity of center of mass showed higher difference in male than female (maximal, minimal). Hip joint showed more flexed and extended angle in male than female, and also dorsiflexion of ankle and flexion moment of knee and hip joint showed higher in male than female group. Therefore, this result was assumed that dominant showed furthermore more contribution for propulsive function than non-dominant leg. Gender difference showed in strategy controlling of biomechanical characteristics, and perhaps influenced by muscle volume.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.33
no.5
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pp.696-704
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2009
In this paper, the flow characteristics through an industrial safety relief valve used to protect the crankcase room in a large-sized marine engine have been numerically investigated using the moving-mesh strategy. With the room pressure higher than the cracking one, the spring-loaded disc becomes open and then the air in the room blows off into the atmosphere, resulting in the reduction of the room pressure and then the shutoff of the disc. Numerical simulations are performed on the compressible air flow through the relief valve (${\phi}160mm$) with the initial room pressure (0.11 bar or 0.12bar) higher than the cracking one (0.1 bar). The numerical method has been validated by comparing the results with the empirical ones. Results show that the disc motion and flow characteristics can be successfully simulated using the moving-mesh strategy and depend strongly on the spring stiffness and the flow passage shape. With increasing spring stiffness, the maximum disc displacement decreases and thus the total disc-opening time also decreases. In addition, the flow passage shape makes a significant effect on the velocity and direction of the flow.
This paper deals with the control of a horizontally placed flexible rotor levitated by electromagnets in a multi-input/multi-output (MIMO) active magnetic bearing(AMB) system. AMB is a kind of novel high performance bearing which can suspend the rotor by magnetic force. Its contact-free manner between the rotor and stator results in it being able to operate under much higher speed than conventional rolling bearings with relatively low power losses, as well as being environmental-friendly technology for AMB system having no wear and no lubrication requirements. In this MIMO AMB system, the rotor is a complex mechanical system, it not only has rigid body characteristics such as translational and slope motion but also bends as a flexible body. Reduced order nominal model is computed by consideration of the first 3 mode shapes of rotor dynamics. Then, the $H_{\infty}$ control strategy is applied to get robust controller. Such robustness of the control system as the ability of disturbance rejection and modeling error is guaranteed by using $H_{\infty}$ control strategy. Simulation results show the validation of the designed control system and the modeling method to the rotor.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.57
no.3
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pp.152-159
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2020
Ship owners had pursued higher benefits by demanding the new design and construction of ships with higher operational efficiency. There was a necessity for shipyards to suggest a more economical design and advanced operation concept in order to meet the demands. Especially, since BOG combustion and activation of the re-liquefaction unit had to be taken into account in ship design in addition to fuel oil and gas consumption, the evaluation of the operating efficiency considering the technological trends was necessary. In this paper, it was aimed to study the design philosophy and operation strategy by considering the effect of fuel oil and gas consumption, BOG combustion, and activation of the re-liquefaction unit on the operating cost for laden voyage according to ship speed, BOR, and activation of the re-liquefaction unit. For this purpose, the costs were acquired by conducting the sailing simulation of an LNGC based on a mathematical model including the maneuvering equations of motion. The design philosophy and operation strategy was reviewed in terms of the operating cost.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.17
no.3
s.120
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pp.264-273
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2007
A smart panel with structural sensors and actuators for minimizing noise radiation or transmission is described in the paper with the concept of active structural acoustical control. The sensors and actuators are both quadratically shaped piezoelectric polyvinylidene fluoride(PVDF) Polymer films to implement a volume velocity sensor and uniform force actuator respectively. They are collocated on either side of the panel to take advantage of direct velocity feedback(DVFB) strategy, which can guarantee a robust stability and high performance as long as the sensor-actuator response is strictly positive real(SPR). However, the measured sensor-actuator response of the panel showed unexpected result with non-SPR property. In the paper, the reason of the non-SPR property is investigated by theoretical analysis, computer simulation and experimental verification. The investigation reveals that the arrangement of collocated piezoelectric PVDF sensor and actuator pair on a panel is not relevant to get a high feedback gain and good performance with DVFB strategy.
The semi-active optimal vibration control of nonlinear torsion-bar suspension vehicle systems under random road excitations is an important research subject, and the boundedness of MR dampers and the uncertainty of vehicle systems are necessary to consider. In this paper, the differential equations of motion of the coupling torsion-bar suspension vehicle system with MR damper under random road excitation are derived and then transformed into strongly nonlinear stochastic coupling vibration equations. The dynamical programming equation is derived based on the stochastic dynamical programming principle firstly for the nonlinear stochastic system. The semi-active bounded parametric optimal control law is determined by the programming equation and MR damper dynamics. Then for the uncertain nonlinear stochastic system, the minimax dynamical programming equation is derived based on the minimax stochastic dynamical programming principle. The worst-case disturbances and corresponding semi-active bounded parametric optimal control are obtained from the programming equation under the bounded disturbance constraints and MR damper dynamics. The control strategy for the nonlinear stochastic vibration of the uncertain torsion-bar suspension vehicle system is developed. The good effectiveness of the proposed control is illustrated with numerical results. The control performances for the vehicle system with different bounds of MR damper under different vehicle speeds and random road excitations are discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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