International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.6
no.1
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pp.101-108
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2008
The transposed Jacobian is proposed to transform the control space from task space to joint space, in this paper. Instead of inverse Jacobian, the transposed Jacobian is preferred to avoid singularity problem, short real time calculations and its generality to apply for rectangular Jacobian. On-line Jacobian identification is proposed to cancel parametric errors produced by D-H parameters of manipulator. To identify Jacobian, the joint angles and the end-effector position are measured when tracking a desired trajectory in task space. Stability of control system is analyzed. The control system is simulated for position control of a two-link manipulator driven by permanent magnet dc motors. Simulation results are shown to compare the roles of inverse Jacobian and transposed Jacobian for transforming the control space.
This paper examines whether the "effective period" of bilinear isolation systems, as defined invariably in most current design codes, expresses in reality the period of vibration that appears in the horizontal axis of the design response spectrum. Starting with the free vibration response, the study proceeds with a comprehensive parametric analysis of the forced vibration response of a wide collection of bilinear isolation systems subjected to pulse and seismic excitations. The study employs Fourier and Wavelet analysis together with a powerful time domain identification method for linear systems known as the Prediction Error Method. When the response history of the bilinear system exhibits a coherent oscillatory trace with a narrow frequency band as in the case of free vibration or forced vibration response from most pulselike excitations, the paper shows that the "effective period" = $T_{eff}$ of the bilinear isolation system is a dependable estimate of its vibration period; nevertheless, the period associated with the second slope of the bilinear system = $T_2$ is an even better approximation regardless the value of the dimensionless strength,$Q/(K_2u_y)=1/{\alpha}-1$, of the system. As the frequency content of the excitation widens and the intensity of the acceleration response history fluctuates more randomly, the paper reveals that the computed vibration period of the systems exhibits appreciably scattering from the computed mean value. This suggests that for several earthquake excitations the mild nonlinearities of the bilinear isolation system dominate the response and the expectation of the design codes to identify a "linear" vibration period has a marginal engineering merit.
Modern super-tall buildings are more sensitive to strong winds. The evaluation of wind loads for the design of these buildings is of primary importance. A direct monitoring of wind forces acting on super-tall structures is quite difficult to be realized. Indirect measurements interpreted by inverse techniques are therefore favourable since dynamic response measurements are easier to be carried out. To this end, a Kalman filtering based inverse approach is developed in this study so as to estimate the wind loads on super-tall buildings based on limited structural responses. The optimum solution of Kalman filter gain by solving the Riccati equation is used to update the identification accuracy of external loads. The feasibility of the developed estimation method is investigated through the wind tunnel test of a typical super-tall building by using a Synchronous Multi-Pressure Scanning System. The effects of crucial factors such as the type of wind-induced response, the covariance matrix of noise, errors of structural modal parameters and levels of noise involved in the measurements on the wind load estimations are examined through detailed parametric study. The effects of the number of vibration modes on the identification quality are studied and discussed in detail. The made observations indicate that the proposed inverse approach is an effective tool for predicting the wind loads on super-tall buildings.
Structural health monitoring (SHM) has been related to damage identification with either operational loads or other environmental loading playing a significant complimentary role in terms of structural safety. In this study, a non-parametric method of time frequency analysis on the measurement is used to address the time-frequency representation for modal parameter estimation and system damage identification of structure. The method employs the wavelet decomposition of dynamic data by using the modified complex Morlet wavelet with variable central frequency (MCMW+VCF). Through detail discussion on the selection of model parameter in wavelet analysis, the method is applied to study the dynamic response of both steel structure and reinforced concrete frame under white noise excitation as well as earthquake excitation from shaking table test. Application of the method to building earthquake response measurement is also examined. It is shown that by using the spectrogram generated from MCMW+VCF method, with suitable selected model parameter, one can clearly identify the time-varying modal frequency of the reinforced concrete structure under earthquake excitation. Discussions on the advantages and disadvantages of the method through field experiments are also presented.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.11a
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pp.697-701
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2007
In this paper, noise sources of a planocentric gear reducer are identified by experimental mehod. This study consider a reduction method of a noise/vibration about the gear, axle, bearing and others. Namely, the purpose of this study is to reduce a noise/vibration for a stability of the total system. Form the data to be measured through an experimental method, the problems of the gear, axle, bearing and others are examined closely, and the reducer is derived the model to be the engineering. The mechanism of the problem occurrence is examined through a parametric research about an each influence factor(Load). Lastly, the results of this study propose the model to be improved.
In this paper, a robust fault-tolerant control scheme for robot manipulators overcoming actuator failures is presented. The joint(or actuator) fault considered in this paper is the free-swinging joint failure and causes the loss of torque on a joint. The presented fault-tolerant control framework includes a normal control with normal(non-failed) operation, a fault detection and a fault-tolerant control to achieve task completion. For both no uncertainty case and uncertainty case, a stable normal con-troller and an on-line fault detection scheme are presented. After the detection and identification of joint failures, the robot manipulator becomes the underactuated robot system with failed actuators. A robust adaptive control scheme of robot manipulators with the detected failed-actuators using the brakes equipped at the failed(passive) joints is proposed in the presence of parametric uncertainty and external disturbances. To illustrate the feasibility and validity of the proposed fault-tolerant control scheme, simulation results for a three-link planar robot arm with a failed joint are presented.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.11
no.1
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pp.285-293
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2019
In the present paper, model tests of suppressing sloshing fitted with two perforated floating plates are carried out. The study involves identification of system performance such as the suppression and the solidity ratio. Three different solidity ratios of perforated plates have been tried out as potential positive slosh damping devices. A series of painstaking experiments have been conducted in a rigid rectangular tank on six degrees of freedom motion platform under roll harmonic excitation. Comparison of the clean tank shows that the three types of perforated plates are all effective on damping the run-up and impact pressure along the bulkhead. The parametric study indicates that the perforated plate with the median solidity ratio is the most optimal one in suppressing sloshing among three configurations.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.1
no.2
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pp.194-202
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2003
In this paper, we introduce a category of Multi-FNN (Fuzzy-Neural Networks) models, analyze the underlying architectures and propose a comprehensive identification framework. The proposed Multi-FNNs dwell on a concept of fuzzy rule-based FNNs based on HCM clustering and evolutionary fuzzy granulation, and exploit linear inference being treated as a generic inference mechanism. By this nature, this FNN model is geared toward capturing relationships between information granules known as fuzzy sets. The form of the information granules themselves (in particular their distribution and a type of membership function) becomes an important design feature of the FNN model contributing to its structural as well as parametric optimization. The identification environment uses clustering techniques (Hard C - Means, HCM) and exploits genetic optimization as a vehicle of global optimization. The global optimization is augmented by more refined gradient-based learning mechanisms such as standard back-propagation. The HCM algorithm, whose role is to carry out preprocessing of the process data for system modeling, is utilized to determine the structure of Multi-FNNs. The detailed parameters of the Multi-FNN (such as apexes of membership functions, learning rates and momentum coefficients) are adjusted using genetic algorithms. An aggregate performance index with a weighting factor is proposed in order to achieve a sound balance between approximation and generalization (predictive) abilities of the model. To evaluate the performance of the proposed model, two numeric data sets are experimented with. One is the numerical data coming from a description of a certain nonlinear function and the other is NOx emission process data from a gas turbine power plant.
Structural identification or St-Id is 'the parametric correlation of structural response characteristics predicted by a mathematical model with analogous characteristics derived from experimental measurements'. This paper describes a St-Id exercise on Humber Bridge that adopted a novel two-stage approach to first calibrate and then validate a mathematical model. This model was then used to predict effects of wind and temperature loads on global static deformation that would be practically impossible to observe. The first stage of the process was an ambient vibration survey in 2008 that used operational modal analysis to estimate a set of modes classified as vertical, torsional or lateral. In the more recent second stage a finite element model (FEM) was developed with an appropriate level of refinement to provide a corresponding set of modal properties. A series of manual adjustments to modal parameters such as cable tension and bearing stiffness resulted in a FEM that produced excellent correspondence for vertical and torsional modes, along with correspondence for the lower frequency lateral modes. In the third stage traffic, wind and temperature data along with deformation measurements from a sparse structural health monitoring system installed in 2011 were compared with equivalent predictions from the partially validated FEM. The match of static response between FEM and SHM data proved good enough for the FEM to be used to predict the un-measurable global deformed shape of the bridge due to vehicle and temperature effects but the FEM had limited capability to reproduce static effects of wind. In addition the FEM was used to show internal forces due to a heavy vehicle to to estimate the worst-case bearing movements under extreme combinations of wind, traffic and temperature loads. The paper shows that in this case, but with limitations, such a two-stage FEM calibration/validation process can be an effective tool for performance prognosis.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.10
no.4
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pp.1-7
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2011
The mode analysis of end-milling was introduced using recursive parametric modeling. Also, a numerical mode analysis of FRF in end-milling at different conditions was performed systematically. In this regard, a REIVM(recursive extended instrumental variable method) modeling algorithm was adopted and natural modes of real and imaginary part were discussed. This recursive approach can be used for the on-line system identification and monitoring of an end-milling for this purpose. For acquiring a cutting force, an experimental practice was performed. And these end-milling forces were used for the calculation of FRF(Frequency response function) and its mode analysis. Also, the FRF was analysed for the prediction of end-milling system. As a results, this algorithm was successful in each condition for the detection of natural modes of end-milling. After numerical analysis of the FRF, the tooth passing frequency was discriminated in their FRF, power spectrum and mode calculation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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