International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.11
no.1
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pp.10-18
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2010
The purpose of this paper deals with direct multiple-shooting method (DMS) to resolve helicopter maneuver problems of helicopters. The maneuver problem is transformed into nonlinear problems and solved DMS technique. The DMS method is easy in handling constraints and it has large convergence radius compared to other strategies. When parameterized with piecewise constant controls, the problems become most effectively tractable because the search direction is easily estimated by solving the structured Karush-Kuhn-Tucker (KKT) system. However, generally the computation of function, gradients and Hessian matrices has considerably time-consuming for complex system such as helicopter. This study focused on the approximation of the KKT system using the matrix exponential and its integrals. The propose method is validated by solving optimal control problems for the linear system where the KKT system is exactly expressed with the matrix exponential and its integrals. The trajectory tracking problem of various maneuvers like bob up, sidestep near hovering flight speed and hurdle hop, slalom, transient turn, acceleration and deceleration are analyzed to investigate the effects of algorithmic details. The results show the matrix exponential approach to compute gradients and the Hessian matrix is most efficient among the implemented methods when combined with the mixed time integration method for the system dynamics. The analyses with the proposed method show good convergence and capability of tracking the prescribed trajectory. Therefore, it can be used to solve critical areas of helicopter flight dynamic problems.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.13
no.3
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pp.268-272
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2007
These days many scientists make studies of feedback control system for stability on non-linear state and for the maneuver of flying objects. These feedback control systems have to satisfy trajectory condition and angular conditions, that is to say, controllability and stability simultaneously to achieve mission. In this paper, a design methods using model based control system which consists of spiral predictive model, Q-function included into generalized-work function is shown. It is made a clear that the proposed algorithm using SPM maneuvers for controllability and stability at the same time is successful in attaining our purpose. The feature of the proposed algorithm is illustrated by simulation results. As a conclusion, the proposed algorithm is useful for the control of moving objects.
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.11
no.6
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pp.31-37
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2002
This paper presents a new motion control strategy for singularity avoidance in 6 DOF articulated robot manipulators, based on a speed limiting algorithm for joint positions and velocities. For a given task, the robot is controlled so that the joints move with acceptable velocities and positions within the reachable range of each joint by considering the velocity limit. This paper aims at the development of a new efficient method to control robot motion near and at singularities. The proposed method has focused on generating the optimal joint trajectory for a Cartesian end-effector path within the speed limit of each joint by using the speed limit avoidance as well as the acceleration/deceleration scheme. The proposed method was verified using MATLAB-based simulations.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.3
no.4
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pp.43-53
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2002
Polishing a die that has free-form surfaces is a time-consuming and tedious job, and requires a considerable amount of high-precision skill. In order to reduce the polishing time and cope with the shortage of skilled workers, a user-friendly automatic polishing system was developed. The polishing system is composed of two subsystems, a three-axis machining center and a two-axis polishing robot. The system has five degrees of freedom and is able to keep the polishing tool in a position normal to the die surface during operation. A sliding mode control algorithm with velocity compensation was proposed to reduce tracking errors. Trajectory tracking experiments showed that the tracking error can be reduced prominently by the proposed sliding mode control compared to a PD (proportional derivative) control. To evaluate the polishing performance of the polishing system and to and the optimal polishing conditions, the polishing experiments were conducted.
A new navigation method is developed and implemented for mobile robot. The mobile robot navigation problem has traditionally been decomposed into the path planning and path following. Unlike tracking-based system, which minimize intercept time and moved mobile robot distance for optimal rendezvous point selection. To research of random moving object uses algorithm of Adaptive Control using Auto-regressive Model. A fine motion tracking object's trajectory is predicted of Auto-regressive Algorithm. Thus, the mobile robot can travel faster than the target wi thin the robot's workspace. The can select optimal rendezvous point of various intercept time.
Kim, Bu-Seong;Bang, Hyo-Chung;Yu, Chang-Gyeong;Jeong, Eul-Ho
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.34
no.1
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pp.74-80
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2006
This paper addresses the trajectory optimization of Unmanned Aerial Vehicles(UAVs) under multiple ground threats like enemy's anti-air radar sites. The power of radar signal reflected by the vehicle and the flight time are considered in the performance cost to be minimized. The bank angle is regarded as control input for a 1st-order lag vehicle, and input parameter optimization method based on Sequential Quadratic Programming (SQP) is used for trajectory optimization. The proposed path planning method provides more practical trajectories with enhanced survivability than those of Voronoi diagram method.
The dynamic characteristics of power systems become more and more complex because of the integration of large-scale wind power, which needs appropriate control strategy to guarantee stable operation. With wide area measurement system(WAMS) creating conditions for realizing realt-ime transient stability analysis, a new coordinated control strategy for power system transient stability control based on phase-plane trajectory was proposed. When the outputs of the wind farms change, the proposed control method is capable of selecting optimal generators to balance the deviation of wind power and prevent transient instability. With small disturbance on the base operating point, the coordinated sensitivity of each synchronous generator is obtained. Then the priority matrix can be formed by sorting the coordinated sensitivity in ascending order. Based on the real-time output change of wind farm, coordinated generators can be selected to accomplish the coordinated control with wind farms. The results in New England 10-genrator 39-bus system validate the effectiveness and superiority of the proposed coordinated control strategy.
This paper proposes a method for the intelligent load distribution of two cooperating robots(TCRs) using fuzzy logic. The proposed scheme requires the knowledge of the robots' dynamics, which in turn depend upon the characteristics of large flat panel displays(LFPDs) carried by the TCRs. However, the dynamic properties of the LFPD are not known exactly, so that the dynamics of the robots, and hence the required Joint torque, must be calculated for nominal set of the LFPD characteristics. The force of the TCRs is an important factor in carrying the LFPD. It is divided into external force and internal force. In general, the effects of the internal force of the TCRs are not considered in performing the load distribution in terms of optimal time, but they are essential in optimal trajectory planning; if they are not taken into consideration, the optimal scheme is no longer fitting. To alleviate this deficiency, we present an algorithm for finding the internal-force (actors for the TCRs in terms of optimal time. The effectiveness of the proposed system is demonstrated by computer simulations using two three-joint planner robot manipulators.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.16
no.9
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pp.891-897
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2010
This paper proposes a cooperative control algorithm for a dual-arms robot which is carrying an object to the desired location. When the dual-arms robot is carrying an object from the start to the goal point, the optimal path in terms of safety, energy, and time needs to be selected among the numerous possible paths. In order to quantify the carrying efficiency of dual-arms, DAMM (Dual Arm Manipulability Measure) has been defined and applied for the decision of the optimal path. The DAMM is defined as the intersection of the manipulability ellipsoids of the dual-arms, while the manipulability measure indicates a relationship between the joint velocity and the Cartesian velocity for each arm. The cost function for achieving the optimal path is defined as the summation of the distance to the goal and inverse of this DAMM, which aims to generate the efficient motion to the goal. It is confirmed that the optimal path planning keeps higher manipulability through the short distance path by using computer simulation. To show the effectiveness of this cooperative control algorithm experimentally, a 5-DOF dual-arm robot with distributed controllers for synchronization control has been developed and used for the experiments.
Fuel-consumption and catalyst-out emissions of a parallel hybrid electric vehicle are affected by operating region of an engine. In many researches, It is generally known that it is profitable in fuel- consumption to operate engine in OOL(Optimal Operating Line). We established the mathematical model of a parallel hybrid electric vehicle, which is linear time-invariant. To operate an engine in OOL, we applied RHC(Receding Horizon Control) to the driving control of a parallel hybrid electric vehicle. And it is known that the RHC has advantages such as good tracking performance under state and control constraints. This RHC is obtained by using linear matrix inequality (LMI) optimization. In this paper, there are three main topics. First, without state and control constraints, the optimal tracking of OOL was simulated. Second, with state and control constraints by engine and motor performances, the optimal tracking of OOL was simulated. In the last, we studied on the optimal gear ratio. That is to say, we combined the RHC and the iterative simulation to extract the optimal gear ratio. In this simulation, the vehicle is commanded to track the reference vehicle trajectory and the engine is operated in the optimal operating region which is made by the state constraints.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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