International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.16
no.1
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pp.77-88
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2015
The dynamics of relative motion in a perturbed orbital environment are exploited based on Gauss' and Cowell's variational equations. The inertial coordinate frame and relative coordinate frame (Hill frame) are used, and a linear high fidelity model is developed to describe the relative motion. This model takes into account the primary gravitational and atmospheric drag perturbations. Then, this model is used in the design of a navigation, guidance, and control system of a chaser vehicle to approach towards and to depart from a target vehicle in proximity operations. Relative navigation uses an extended Kalman filter based on this relative model to estimate the relative position/velocity of the chaser vehicle with respect to the target vehicle. This filter uses the range and angle measurements of the target relative to the chaser from a simulated LIDAR system. The corresponding measurement models, process noise matrix, and other filter parameters are provided. Numerical simulations are performed to assess the precision of this model with respect to the full nonlinear model. The analyses include the navigation errors and trajectory dispersions.
Relative navigation system is presented using GPS measurements from a single-channel global positioning system (GPS) simulator. The objective of this study is to provide the real-time inter-satellite relative positions as well as absolute positions for two formation flying satellites in low earth orbit. To improve the navigation performance, the absolute states are estimated using ion-free GRAPHIC (group and phase ionospheric correction) pseudo-ranges and the relative states are determined using double differential carrier-phase data and singled-differential C/A code data based on the extended Kalman filter and the unscented Kalman filter. Furthermore, pseudo-relative dynamic model and modified relative measurement model are developed. This modified EKF method prevents non-linearity of the measurement model from degrading precision by applying linearization about absolute navigation solutions not about the priori estimates. The LAMBDA method also has been used to improve the relative navigation performance by fixing ambiguities to integers for precise relative navigation. The software-based simulation has been performed and the steady state accuracies of 1 m and 6 mm ($1{\sigma}$ of 3-dimensional difference errors) are achieved for the absolute and relative navigation using EKF for a short baseline leader/follower formation. In addition, the navigation performances are compared for the EKF and the UKF for 10 hours simulation, and relative position errors are mm-level for the two filters showing the similar trends.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.34
no.5
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pp.711-717
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2010
In this paper, a new automatic punching system that generates pinholes expressing texts or images on a plastic plate is developed. The pin-holed plate is used as a new glamorous display board reflecting colourful lights from the light emitting diode (LED) installed on the edge side of the plate. The punching system has four actuators which work together to make multiple holes with accurate position and depth on the plastic plate. For even reflection of the lights from texts or images on the board and fast production of the pin-holed boards, we developed an accurate actuating structure of the system cooperating with a PID control algorithm. We also built a GUI-based integrated control system to help users easily design luminous texts or images on the plastic plate. Also, we conducted a performance test of the system to verify the punching speed and depth control of the pin holes on the plastic plate.
Among the sensors mainly used for displacement measurement, there are a linear CCD(Charge Coupled Device) and a PSD(Position Sensitive Detector) as a non-contact type. Their structures are different very much, which means that the signal processing of both sensors should be applied in the different ways. Most of the displacement measurement systems to get the 3-D shape profile of an object using a linear CCD are a computer-based system. It means that all of algorithms and mathematical operations are performed through a computer program to measure the displacement. However, in this paper, the developed system has microprocessor and other digital components that make the system measure the displacement of an object without a computer. The thing different from the previous system is that AVR microprocessor and FPGA(Field Programmable Gate Array) technology, and a comparator is used to play the role of an A/D(Analog to Digital) converter. Furthermore, an ATC(Automatic Threshold Control) algorithm is applied to find the highest pixel data that has the real displacement information. According to the size of the light circle incident on the surface of the CCD, the threshold value to remove the noise and useless data is changed by the operation of AVR microprocessor. The total system consists of FPGA, AVR microprocessor, and the comparator. The developed system has the improvement and shows the better performance than the system not using the ATC algorithm for displacement measurement.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.4
no.1
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pp.49-55
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2002
A decrease in the birthrate and aging are progressing in Japan and several countries. In that society, it is important that physically weak persons such as elderly persons are able to take care of themselves. We have been developing exoskeletal robots for human (especially for physically weak persons) motion support. In this study, the controller controls the angular position and impedance of the exoskeltal robot system using multiple fuzzy-neuro controllers based on biological signals that reflect the human subject's intention. Skin surface electromyogram (EMG) signals and the generated wrist force by the human subject during the elbow motion have been used as input information of the controller. Since the activation level of working muscles tends to vary in accordance with the flexion angle of elbow, multiple fuzzy-neuro controllers are applied in the proposed method. The multiple fuzzy-neuro controllers are moderately switched in accordance with the elbow flexion angle. Because of the adaptation ability of the fuzzy-neuro controllers, the exoskeletal robot is flexible enough to deal with biological signal such as EMG. The experimental results show the effectiveness of the proposed controller.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.2
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pp.193-199
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2014
In this paper, we present an overview of the structure of a lab-built powered knee prosthesis and the control of it. We build a powered prosthesis prototype on the basis of previous researches and aim at obtaining the essential technology related with its control. We adopt the slider-crank mechanism with a DC motor as an actuator to manipulate the knee joint. We also build an embedded control system for the prosthesis with a 32-bit DSP controller as a main computation unit. We divide the gait phase into five stages and use a FSM (Finite State Machine) to generate a torque reference needed for each stage. We also propose to use a position-based impedance controller for driving the powered knee prosthesis stably. We perform some walking experiments at fixed speeds on a tread mill in order to show the feature of the built powered prosthesis. The experimental results show that our prosthesis has the ability to provide a functional gait that is representative of normal gait biomechanics.
In this paper, an ATC(Automated Transfer Crane) control system is required rapid transportation to get highest productivity with low cost. Therefore, the container paths should be built in terms of the least time and least sway when container is transferred from the initial coordinate to the finial coordinate. So we applied the best-first search method for forming the container path, and calculated the anti-collision path for avoiding collision in its movement to the finial coordinate. And we constructed the neural network two degree of freedom PID (TDOFPID) controller to control the precise navigation. For simulation, we constructed the container profiles so that we analyzed the state of formed path and the performance of TDOFPID controller to the formatted path. Then we compared the performance of ES-tuned PID controller with our proposed controller in terms of trolley position, anti-sway, path change, disturbance, and the load of containers. The computer simulation results show that the proposed controller has better the other on the various conditions.
Park, Jong-Kwang;Kim, Chan-Ki;Yang, Byeong-Mo;Jung, Gil-Jo;Han, Byoung-Sung
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.19
no.6
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pp.100-108
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2005
In this paper deals with the frequency control of the HVDC scheme linking Haenam to Cheju Island. The primary aim of the study is to develop and evaluate a new frequency control that can be employed without having to utilise the existing Synchronous Compensators(Gas Turbines). Transient condition studies are performed utilising the detailed control strategies for the HVDC link, implemented in PSCAD/EMTDC. Study cases are completed involving synchronous compensators trip and load ripping events and study plots presented. It is demonstrated that the existing frequency measurement can be replaced by one derived from the AC network alone, incorporated into a new frequency control algorithm and gives effective frequency control and dynamic performance.
Visual servoing is the fusion of results from many elemental areas including high-speed image processing, kinematics, dynamics, control theory, and real-time computing. It has much in common with research into active vision and structure from motion, but is quite different from the often described use of vision in hierarchical task-level robot control systems. We present a new approach to visual feedback control using image-based visual servoing with the stereo vision in this paper. In order to control the position and orientation of a robot with respect to an object, a new technique is proposed using a binocular stereo vision. The stereo vision enables us to calculate an exact image Jacobian not only at around a desired location but also at the other locations. The suggested technique can guide a robot manipulator to the desired location without giving such priori knowledge as the relative distance to the desired location or the model of an object even if the initial positioning error is large. This paper describes a model of stereo vision and how to generate feedback commands. The performance of the proposed visual servoing system is illustrated by the simulation and experimental results and compared with the case of conventional method for dual-arm robot made in Samsung Electronics Co., Ltd.
Prema, K.;Kumar, N. Senthil;Dash, Subhransu Sekhar
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.9
no.1
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pp.352-362
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2014
In this paper, a fuzzy logic controller is designed for a DC motor which can be used for navigation control of mobile robots. These mobile robots can be used for agricultural, defense and assorted social applications. The robots used in these fields can reduce manpower, save human life and can be operated using remote control from a distant place. The developed fuzzy logic controller is used to control navigation speed and steering angle according to the desired reference position. Differential drive is used to control the steering angle and the speed of the robot. Two DC motors are connected with the rear wheels of the robot. They are controlled by a fuzzy logic controller to offer accurate steering angle and the driving speed of the robot. Its location is monitored using GPS (Global Positioning System) on a real time basis. IR sensors in the robot detect obstacles around the robot. The designed fuzzy logic controller has been implemented in a robot, which depicts that the robot could avoid obstacle as well as perform its operation efficiently with remote online control.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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