This paper deals with a control technique of eliminating the transient vibration of a twin-drive geared mechanical system. This technique is based on a model-based control in order to establish the damping effect at the driven machine part. The control model is composed of reduced-order electrical and mechanical parts. This control model estimates a load speed converted to the motor shaft. The difference between the estimated load speed and the motor speed is calculated dynamically and it is added to the velocity command to suppress the transient vibration generated at the load. This control technique is applied to a twin-drive geared system with backlash. In the previous work, the performance of this control method is examined by simulations. In this paper, the effectiveness of this control technique is verified by experiments. The settling time of the residual vibration generated at the loading inertia can be shortened down to about 1/2 of the uncompensated vibration level.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2000.06a
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pp.257-262
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2000
This research is concerned with the active vibration control of slewing smart structures subjected to rotating disturbance. When cantilever beam rotates about axes perpendicular to the undeformed beam's longitudinal axis, it experiences inertial loading. Hence, the beam vibrates after the slewing ends. In this paper, the analytical model for a single slewing flexible beam with surface bonded piezoelectric sensor and actuator is developed using the Hamilton's principle with discretization by the assumed mode method. The theoretial model is verified by the experimental open loop frequency response data. The controller is designed for residual vibration suppression after slewing. The designed cotroller is a positive position feedback (PPF) controller for controlling the first mode vibration.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.28
no.9
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pp.1025-1031
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2011
Take-out robots used for handling of the plastic parts manufactured with the injection mold are usually the gantry type that consists of long and thin links, The performance of the take-out robot is determined by the speed of the motion and the positioning accuracy to grab the part out of the mold, As the speed of the robot increases the flexure in the links of the take-out robot becomes more significant and it results in more residual vibration, The residual vibration deteriorates the positioning accuracy and compels the operator to slow down the motion of the robot. The typical method to reduce the vibration in the robot requires stiffening the links and/or slowing down the robot, Vibration control could achieve the desired performance without increasing the manufacturing cost or the operation cost that would be incurred otherwise, Considering the point-to-point nature of the task to be performed by the take-out robot the time-delay command (or input) shaping filter approach would be the most effective control method to be adopted among a few available control schemes. In this paper a direct adaptive command shaping filter (ACSF) algorithm has been modified and applied to design the optimal command shaping filters for various configuration of the take-out robot. Optimal filters designed by ACSF algorithm have been implemented on a take-out robot and the effectiveness of the designed filters in terms of vibration suppression has been verified for multiple positions of the robot.
In this paper two control strategies, command shaping control and optimal control, which aim to the reduction of the residual vibrations of the payload in a container crane system are investigated. Both control methods are open loop control. Due to unmodeled dynamics of the plant and disturbances like initial sway and wind, some residual sway always exists at the end of trolley movement. Command inputs are designed to achieve the control objectives including minimal residual vibration and robustness in the presence of unmodeled dynamics. Simulation results of various command inputs are compared in terms of arrival time, residual sway angle, robustness, and maximum sway distance during the traveling. Command shaping method provides a more competent tool than optimal control.
In this paper, an iterative learning control method is applied to suppress the vibration of a 2-mass system which has a flexible coupling between a load an a motor. More specifically, conditions for the load speed without vibration are derived based on the steady-state condition. And the desired motor position trajectory is synthesized based on the relation between the load and motor speed. Finally, a PD-type learning iterative control law is applied for the desired motor position trajectory. Since the learning law applied for the desired trajectory guarantees the perfect tracking performance, the resulting load speed shows no vibration. In order to handle the initial position error, the PD-type learning law is changed to PID-type and a weight function is added to suppress the residual vibration caused by the initial error. The simulation results show the effectiveness of the proposed learning method.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1996.10a
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pp.260-265
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1996
Active control of forced vibration response of a fixed-fixed beam implementing PZT sensor/actuator was conducted. Among various control scheme, PPF control was chosen due to its amenability and natural robustness. For a single frequency excitation, the PPF control provided reasonable controllability with the appropriate damping ratio of the compensator. Without increasing actuator voltage, best controllability can be obtained by the exact tuning between the natural frequency of the structure and the cut-off frequency of the compensator. Even the multi-frequency excitation, the PPF provided good vibration suppression for corresponding mode of interest, even though residual modes should be controlled with independent compensators for each mode.
This research is concerned with the validation of the modeling technique and controller design for slewing beam structures. When cantilever beam rotates about axes perpendicular to the undeformed beam's longitudinal axis, it experiences inertial loading. Hence, the beam vibrates from the initial stage of slewing. In this paper, the analytical model for a single slewing flexible beam with surface bonded piezoelectric sensor and actuator is developed using the Hamilton's principle with discretization by the assumed mode method. Comparisons with the theoretical model are made based upon the frequency responses and time responses. A new factor called the coupling coefficient is introduced to incorporate the discrepancies between the theoretical and experimental results. The slewing is achieved by applying the PID control, which is found to be less sensitive to vibrations. The vibrations are controlled by PPF controller, which is found to be effective in suppressing residual vibrations after slewing. The vibrations occurred during slewing is difficult to control because the piezoceramic actuator is not powerful enough to overcome inertial loadings.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.9
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pp.807-813
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2016
Recently, a spherical pendulum attached to an end-effector of a robot manipulator has been frequently used for a test bed of residual vibration suppression control in a multi-dimensional motion. However, there was no automatic tracking system to detect the current bob position on-line, and there was inconvenience to not be able to store the bob position in real time and plot the trajectory. In this study, we developed a two-dimensional, real-time bob-detecting system using a digital USB camera, of which the key is hardware component design and software C programming for fast image processing and interfacing. The developed system was applied to residual vibration suppression control of a two-dimensional spherical pendulum that is attached at the end-effector of a two degree-of-freedom SCARA robot, and the effectiveness of the developed system has been demonstrated.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.12
no.10
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pp.749-757
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2002
Excessive vibration in flexible structures is a problem encountered in many different fields, causing fatigue of structural components. Passive techniques, though sometimes limited in their capabilities, have been used in the past to attenuate vibrations. Recently active techniques have been developed to enhance vibration control performance beyond that provided by their passive counterparts. Most often, the focus of active control methods has been to suppress structure displacements. In cases where vibration results in structure failures, displacement suppression may not be the best choice of control approaches (it can, in fact, increase dynamic loads which would be even more harmful to supports) . This paper presents two optimal control methods for attenuating steady state vibrations in flexible structures. One method minimizes shaft displacements while another minimizes dynamic reaction forces. The two methods are applied to a model of a typical flexible structure system and their results are compared. It is found that displacement minimization can increase loads, while load minimization decreases loads.
Park, Min-Kyu;Lee, Sang-Hun;Hur, Jong-Sung;Yim, Jong-Guk;Park, Jong-Hyeon
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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2004.08a
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pp.1249-1253
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2004
A robust input modification approach to the control of flexible joint robot is presented. In our previous study, we developed an observer based state feedback control for the suppression of residual vibration of a robot. The control was very effective in suppressing the inherent vibration of a flexible joint robot. However it did not meet high performance requirements under high speed motion and model uncertainties. As a solution of the problem, we present an input modification method with robustness against parametric uncertainties. The main idea of the proposed input modification method is to generate a modified reference position command for fast and accurate motion of the robot. Using this proposed method we can reduce the servo delay and settling time by about 60% and substantially improve the path accuracy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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