Journal of Electrical Engineering and information Science
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v.2
no.3
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pp.51-60
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1997
A practically applicable collision free trajectory planning technique for tow robot systems is proposed. The robot trajectories considered in this work are composed of many segments, an at the intersection points between segments robots stop to assemble, weld, ordo other jobs by the attached a end-effectors. The proposed method is based on the Planning-Coordination Decomposition where planning is to find a trajectory of each robot independently according to their tasks and coordination is to find a velocity modification profile to avoid collision with each other. To fully utilize the independently planned trajectories and to ensure no geometrical path deviation after coordination, we develop a simple technique added the minimal delay time to avoid collision just before moving along path segments. We determine the least delay time by the graphical method in the Coordination space where collisions and coordinations are easily visualized. We classify all possible cases into 3 group and derive the optimal solution for each group.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.3
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pp.157-167
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1998
In this paper it is purpose that reduces joint torques and their rate of change through optimizing trajectory planning of biped walking machine. The motion of biped walking machine is divided into leg motion for walking and body motion for keeping balance. The leg motion is planned by three phases, that are deploy, swing, and place phases, in terms of the state of foot against floor. The distribution of time assigned to each phase is optimized and that causes leg joint torques and their rate of change to minimize. The body notion is produced by using optimal control theory which minimizes body joint torques and satisfies Z.M.P. constraints defined as region of each phase.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.22
no.3
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pp.241-249
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2014
This paper presents a path planning algorithm of an autonomous vehicle (ADAM III) for collision avoidance in the presence of multiple obstacles. Under the requirements that a low-cost GPS is used and its computation should be completed with a sampling time of sub-second, heading angle estimation is proposed to improve performance degradation of its measurement and a hierarchical structure for path planning is used. Once it is decided that obstacle avoidance is necessary, the path planning consists in three steps: waypoint generation, trajectory candidate generation, and trajectory selection. While the waypoints and the corresponding trajectory candidates are generated based on position of obstacles, the final desired trajectory is determined with considerations of kinematic constraints as well as an optimal condition in a term of lateral deviation. Finally the proposed algorithm was validated experimentally through field tests and its demonstration was performed in Autonomous Vehicle Competition (AVC) 2013.
Minimum-fuel and -time orbit transfer are two major goals of the satellite trajectory optimization. In this paper, we consider satellites in two coplanar elliptic orbits when the apsidal lines coincide, and analytically find the conditions for the two-impulse minimum-time transfer orbit using Lambert's theorem. The transfer time is a decreasing function of a variable related to the transfer orbit's semimajor axis in the minimum-time case. In the minimum-time case, there is no unique minimum-time solution, but there is a limiting solution. However, there exists a unique solution in the case of minimum-fuel transfer, fur which we find analytically the necessary and sufficient conditions. As a special case, we consider when the transfer angle is one hundred and eighty degrees. In this case, we show that we obtain the classical fuel-optimal Hohmann transfer orbit. We also derive the Hohmann transfer rime and delta-velocity equations from more general equations, which are obtained using Lambert's theorem. We note the tradeoff between minimum-time and - fuel transfer. An optimal coplanar orbit maneuver algorithm to trade off the minimum-time goal against the minimum-fuel goal is proposed. Finally, the numerical simulation results are given to demonstrate the derived theory and the algorithm.
Optimal Trajectory Correction Maneuver (TCM) design algorithm has been developed using the B-plane targeting method for future Korean Mars missions. For every-mission phase, trajectory informations can also be obtained using this developed algorithms which are essential to design optimal TCM strategy. The information were computed under minimum requiring perturbations to design Mars missions. Spacecraft can not be reached at designed aim point because of unexpected trajectory errors, caused by many perturbations and errors due to operating impulsive maneuvers during the cruising phase of missions. To maintain spacecraft's appropriate trajectory and deliver it to the designed aim point, B-plane targeting techniques are needed. A software NPSOL is used to solve this optimization problem, with the performance index of minimizing total amount of TCM's magnitude. And also executing time of maneuvers on be controlled for the user defined maneuver number $(1\~5)$ of TCMs. The constraints, the Mars arrival B-plane boundary conditions, are formulated for the problem. Results of this work show the ability to design and analyze overall Mars missions, from the Earth launch phase to Mars arrival phase including capture orbit status for future Korean Mars missions
This paper presents a novel on-line trajectory optimization framework based on automatic time warping, which performs the time warping of a reference motion while optimizing character motion control. Unlike existing physics-based character animation methods where sampling times for a reference motion are uniform or fixed during optimization in general, our method considers the change of sampling times on top of the dynamics of character motion in the same optimization, which allows the character to effectively respond to external pushes with optimal time warping. In order to do so, we formulate an optimal control problem which takes into account both the full-body dynamics and the change of sampling time for a reference motion, and present a model predictive control framework that produces an optimal control policy for character motion and sampling time by repeatedly solving the problem for a fixed-span time window while shifting it along the time axis. Our experimental results show the robustness of our framework to external perturbations and the effectiveness on rhythmic motion synthesis in accordance with a given piece of background music.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.38
no.10
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pp.1303-1309
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2014
In this paper, we present an iterative learning control (ILC) framework for tracking problems with predefined data points that are desired points at certain time instants. To design ILC systems for such problems, a new ILC scheme is proposed to produce output curves that pass close to the desired points. Unlike traditional ILC approaches, an algorithm will be developed in which the control signals are generated by solving an optimal ILC problem with respect to the desired sampling points. In another word, it is a direct approach for the multiple points tracking ILC control problem where we do not need to divide the tracking problem into two steps separately as trajectory planning and ILC controller.The strength of the proposed formulation is the methodology to obtain a control signal through learning law only considering the given data points and dynamic system, instead of following the direction of tracking a prior identified trajectory. The key advantage of the proposed approach is to significantly reduce the computational cost. Finally, simulation results will be introduced to confirm the effectiveness of proposed scheme.
A new design of the sliding mode control is proposed for the uncertain linear time-varying second order system. The proposed control drives system states to the target point in the minimum time with specified ranges of parametric uncertainties and disturbances. One of the advantages of the proposed control scheme is that the control inputs do not go beyond saturation limits of the actuators. The other advantage is that the minimum arrival time and the acceleration of the second order actuators system can be estimated with given parametric bounds and can be expressed in the closed from; conversely, the designer can select actuators based on the condition of the minimum arrival time to the target point. The superior performance of the proposed control scheme to other sliding mode controllers is validated by computer simulations.
Bang-bang control law provides the optimal solution for a minimum-time control problem, but ignores the intermediate path except for the initial and final points. In this paper, a near minimum-time suboptimal fuzzy logic controller is introduced that can control the intermediate path. A dynamic model for a system is established using the average dynamics method of linearization. System model is continuously updated over the control time periods. This makes it suitable for high speed or variable payload applications. Bang-bang control theory is modified and used to derive the preliminary control law. A fuzzy logic algorithm is then applied to adjust and find the best solution. The solution will provide the suboptimal minimum-time control law which can avoid obstacles in the workspace.
A robust end time optimal conかof strategy for dual-stage servo system is presented. The time optimal trajectory for a mass-damper system is determined and given os a reference input to the servo system. The feedback controller is constructed so that the fine stage tracks the coarse stage errors and robustly designed as the“perturbation compensated sliding mode control(PCSMC)”law, a combination of slid-ing mode controller(SMC) and perturbation observer(PO). In addition, a null motion controller which regulates the fine stage at its neutral position is designed based on the“dynamic consistency”So, the overall dual-stage servo system exhibits the robust and time-optimal performance. The inherent merit and performance of the dual-stage system will be shown.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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