Park, Jin-U;Park, Jae-Han;Yun, Gyeong-Sik;Lee, Jang-Myeong
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.7
no.9
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pp.741-748
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2001
In this paper, we propose a method of tracking and capturing a moving object by a mobile robot. The position of the moving object is acquired from the relation through color-based image information from a 2-DOF active camera mounted on the mobile robot. The direction and rotational angular velocity of the moving object are estimated using a state estimator. A Kalman fiber is used as the state estimator for taking characteristics of robustness against noises and uncertainties included in the input data. After estimating the trajectory of the moving object, we decide on the optimal trajectory and plan the motion of the mobile robot to capture the target object within the shortest distance and time. The effectiveness of the proposed method is demonstrated by the simulations and experiments.
This study was carried out to determine the optimal number of ARGO floats in the East Sea in order to maximize their applications. The dominant spatio-temporal scale, size of the domain, and the typical float lifetimes in the East Sea were taken into consideration. The mean spatial de-correlation scale of temperature on isobaric surfaces reaches about 60 km. The minimum necessary number of floats is about 82 on average in order to secure independent ARGO profiles with the de-correlation scale. Considering the float lifetimes, about 27 floats per year should be deployed to maintain the 82 ARGO float array every year. To obtain spatially uniform distribution of ARGO float data, mean residence time and dispersion rate (basin area/residence time) of ARGO floats were evaluated in each basin of the East Sea. A faster (slower) dispersion rate requires more (less) ARGO floats to maintain the spatially uniform number of floats. According to the analysis, it is likely that the optimal ratio of the number of floats for each basin is 1:2:4 corresponding to Ulleung Basin:Yamato Basin:Japan Basin. In order to maintain relatively uniform ARGO observing networks, it is necessary to establish a long-term plan for deployment strategy based on float pathways and the dispersion rate parameters estimated by using currently active ARGO float trajectory data as well as reanalysis data.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.50
no.4
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pp.251-257
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2022
We formulated the convex optimization based minimum energy soft landing problem for reusable launch vehicles, and obtained the minimum time trajectory via the bisection search. In order to implement the the optimal guidance command and complete the flight control architectures on the soft landing stage, we designed the classical attitude control loops, and formulated and solved the optimal actuator allocation problem. The obtained soft landing guidance performance was analyzed via nonlinear 6-DOF simulation.
As usual systems, robot manipulators have also physical constraints for operating. It is a difficult problem that we operate manipulator in the minimal time under these constraints. In this pater, we solve this problem dividing it into two steps. In the first step, we find the minimal time trajectories by optimizing qubic polynomial joint trajectories using evolutionary algorithms. In the second step, we optimize controller for robot manipulator to track precisely trajectories optimized in the previous step.
Since robotic assembly in an unstructured environment is very difficult with existing control methods, studies using artificial intelligence such as reinforcement learning have been conducted. However, since long-time operation of a robot for learning in the real environment adversely affects the robot, so a method to shorten the learning time is needed. To this end, a method based on a pre-trained neural network was proposed in this study. This method showed a learning speed about 3 times than the existing methods, and the stability of reward during learning was also increased. Furthermore, it can generate a more optimal policy than not using a pre-trained neural network. Using the proposed reinforcement learning-based assembly trajectory generator, 100 attempts were made to assemble the power connector within a random error of 4.53 mm in width and 3.13 mm in length, resulting in 100 successes.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.20
no.8
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pp.1487-1493
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2016
The susceptible, exposed, infectious, and recovered model (SEIR) is used extensively in the field of epidemiology. On the other hand, dissemination information among users through internet grows exponentially. This information spreading can be modeled as an epidemic. In this paper, we derive the mathematical model of SEIR in viral communication from the view of optimal control theory. Overall the methods based on classical calculus, In order to solve the optimal control problem, proved to be more efficient and accurate. According to Pontryagin's minimum principle (PMP) the Hamiltonian function must be optimized by the control variables at all points along the solution trajectory. We present our method based on the PMP and forward backward algorithm. In this algorithm, one should integrate forward in time for the state equations then integrate backward in time for the adjoint equations resulting from the optimality conditions. The problem is mathematically analyzed and numerically solved as well.
Park, SeungWoo;Han, SeungWoo;Kim, Linkeun;Ko, Sangho
Journal of Aerospace System Engineering
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v.15
no.5
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pp.72-80
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2021
Albatross uses dynamic soaring technique to obtain energy from horizontal winds and fly long distances without flapping. These dynamic soaring technique can be applied to manned/unmanned aircraft to reduce the components required for the aircraft and achieve light weight and small volume to effectively perform a given task. In this paper, to simulate the dynamic soaring technique of Albatross, we defined the optimization problem and set each boundary condition to derive the optimal flight trajectory and carry out simulations to follow it. In particular, to model dynamic soaring simulations more closely with reality, we proposed a horizontal wind model that changes every moment. This identifies and analyzes the effect of the time-variable horizontal wind model on the dynamic soaring mission of unmanned aircraft.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.1
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pp.34-39
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2015
In this paper, a finite impulse response (FIR) filter is proposed for discrete-time nonlinear systems. The proposed filter is designed by combining the estimate of the perturbation state and nominal state. The perturbation state is estimated by adapting the optimal time-varying FIR filter for the linearized perturbation model and the nominal state is directly obtained from the nonlinear nominal trajectory model. Since the FIR structured estimators use the finite horizon information on the most recent time interval, the proposed extended FIR filter satisfies the bounded input/bounded output (BIBO) stability, which can't be obtained from infinite impulse response (IIR) estimators. Thus, it can be expected that the proposed extended FIR filter is more robust than IIR structured estimators such as an extended Kalman filter for the round-of errors and the uncertainties from unknown initial states and uncertain system model parameters. The simulation results show that the proposed filter has better performance than the extended Kalman filter (EKF) in both robustness and fast convergency.
Im, Jun Sung;Yoo, Byeong Chun;Kim, Ju Hyun;Choi, Bong Wan
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.44
no.4
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pp.43-52
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2021
In weapon assignment studies to defend against threats such as ballistic missiles and long range artillery, threat assessment was partially lacking in analysis of various threat attributes, and considering the threat characteristics of warheads, which are difficult to judge in the early flight stages, it is very important to apply more reliable optimal solutions than approximate solution using LP model, Meta heuristics Genetic Algorithm, Tabu search and Particle swarm optimization etc. Our studies suggest Generic Rule based threat evaluation and weapon assignment algorithm in the basis of various attributes of threats. First job of studies analyzes information on Various attributes such as the type of target, Flight trajectory and flight time, range and intercept altitude of the intercept system, etc. Second job of studies propose Rule based threat evaluation and weapon assignment algorithm were applied to obtain a more reliable solution by reflection the importance of the interception system. It analyzes ballistic missiles and long-range artillery was assigned to multiple intercept system by real time threat assessment reflecting various threat information. The results of this study are provided reliable solution for Weapon Assignment problem as well as considered to be applicable to establishing a missile and long range artillery defense system.
This article aims to optimize the nitrogen removal of a sequencing batch reactor (SBR) through the use of the activated sludge model and iterative dynamic programming (IDP). Using a minimum batch time and a maximum nitrogen removal for minimum energy consumption, a performance index is developed on the basis of minimum area criteria for SBR optimization. Choosing area as the performance index makes the optimization problem simpler and a proper weighting in the performance index makes it possible to solve minimum time and energy problem of SBR simultaneously. The optimized results show that the optimal set-point of dissolved oxygen affects both the total batch time and total energy cost. For two different influent loadings, IDP-based SBR optimizations suggest each supervisory control of batch scheduling and set-point trajectory of dissolved oxygen (DO) concentration, and can save 20% of the total energy cost, while meeting the treatment requirements of COD and nitrogen. Moreover, it shows that the re-optimization of IDP within a batch can solve the modelling error problem due to the influent loading changes, or the process faults.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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