International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.6
no.1
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pp.35-43
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2008
The control of underactuated mechanical system is very complex for the loss of its control inputs. The model of underactuated mechanical systems in a potential field is built with Lagrangian method and its structural properties are analyzed in detail. A genetic algorithm (GA)based stable control approach is proposed for the class of under actuated mechanical systems. The Lyapunov stability theory and system properties are utilized to guarantee the system stability to its equilibrium. The real-valued GA is used to adjust the controller parameters to improve the system performance. This approach is applied to the underactuated double-pendulum-type overhead crane and the simulation results illustrate the complex system dynamics and the validity of the proposed control algorithm.
In this paper a nonlinear control strategy via feedback linearization and energy based Lyapunov function for underactuated mechanical systems is investigated. Underactuated mechanical system is a system of which the number of actuators is less than the number of degrees of freedom. Developed algorithm is applied to a crane system of grab operation. Positioning of the trolley as well as swing-up of the pendulum to the up-right position including maintaining the sway angle at some desired degree are demonstrated. Simulations are provided.
An open loop vibrational control of underactuated mechanical systems with amplitude and frequency modulations is investigated. The underactuated systems considered in the paper are assumed to have free joints with no brake. The active joints are positioned first by a linearizing control, and then periodic oscillatory inputs are applied to them to move the remaining free joints to their desired states. A systematic way of obtaining averaged systems for the underactuated systems with oscillatory vibrations is developed. A complete solution to the open loop control strategy in terms of determining amplitudes and frequencies for general system is still under investigation. However, a specific control design for 2R manipulator which is obtained the averaging system is demonstrated.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.5
no.4
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pp.385-393
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1999
An open loop vibrational control for an underactuated mechanical system with amplitude and frequently modulation is investigated. Since there is no direct external input to an unactuated joint, the dynamic coupling between the actuated and unactuated joints is utilized for controlling the unactuated joint. Feedback linearization has been performed to incorporate fully the known nonlinearities of the underactuated system considered. The actuated joints are firstly positioned to their desired locations, and the periodic oscillatory inputs are applied to the actuated joints to move the remaining unactuated joints to their target positions. The amplitudes and frequencies of the vibrations introduced are determined through averaging analysis. A systematic way of obtaining an averaged system for the underactuated system via a coordinate transformation is developed. A control design example of 2R planer manipulator with a free joint with no brake is provided.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1995.10a
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pp.534-537
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1995
An open loop vibrational control of underactuated mechanical system with amplitude and frequency modulations is investigated. The underactuated systems sonsidered in the paper are assumed to have free joints with no brake. The active joints are positioned first by a linearizing control, and then periodic oscillatory input are applied to them to move the remaining free joints to their desired states. A systematic way of obtaining averaged systems for the underactuated systems with oscillatory vibration is developed. A complete solution to the open loop control strateegy in terms of determining amplitudes and frequencies for general system is still under investigation. However, a specific control design for 2R manipulator which is obtained through the averaged system is demonstrated.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.41
no.5
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pp.415-420
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2017
Underactuated prosthetic hands are relatively light and economical. In this work, an economical grasping force control system is proposed for underactuated prosthetic hands with adaptive grasp capability. The prosthetic hand is driven by a main cable based on a set of electromyography sensors on the forearm of a user. Part of the main cable tension related to grasping force is fed back to the user by a skin-mounted vibrator. The proper relationship between the grasping force and the vibrator drive voltage was established and prototype tests were performed on a group of users. Relatively accurate grasping force control was achieved with minimal training of users.
In this paper the sway-control problem of a container crane is investigated in the perspective of controlling an underactuated mechanical system. For fast loading/unloading of containers from the ship, quick suppression of the remaining swing motion of the container at the end of each trolley stroke is crucial. Known nonlinearities are fully incorporated by feedback linearization. Robustness is enhanced by variable structure control. Compared with the linear LQ control, much better performance can be obtained.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.10
no.5
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pp.51-57
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2011
The lightweight and compact actuator with high power is required to perform motion with multiple degrees of freedom. To reduce the size and inertia of a robot manipulator, the mechanical transmission system is used. The shape memory alloy(SMA) is similar to the muscle-tendon-bone network of a human hand. However, there are some drawback and nonlinearity, such as the hysteresis and the stress dependence. In this paper, the design of the underactuated robot hand is studied. The 3-finger dexterous hand is driven by the SMA actuator using segmental mechanism. This digital approach enables to overcome the nonlinearity of SMA wire. The translational displacement of SMA actuator required to bend a phalanx of the underactuated robot hand is estimated and the bending angle of the underactuated robot hand according to input displacement of SMA actuator is predicted by the multi-body dynamic analysis.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.10
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pp.826-832
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2016
A two-wheeled balancing mobile robot (TWBMR) has the characteristics of both nonlinear and underactuated system. In this paper, the disturbances acting on a TWBMR are classified into body disturbance and wheel disturbance. Additionally, we describe a nonlinear disturbance observer, which is suitable as a single input multi-output (SIMO) system for the longitudinal motion of TWBMR. Finally, we propose a reasonable disturbance compensation technique that combines the indirect reference input of equilibrium point and the direct torque compensation input. Simulations and experimental results show that the proposed disturbance compensation method is an effective way to achieve robust postural stability, specifically on inclined terrains.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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1998.10a
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pp.159-165
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1998
In this paper the sway-control problem of a container crane is investigated. The control loop is divided into two stages. The first stage is a modified time optimal control for trolley traversing. The velocity command for trolley traversing consists of three components ; a reference velocity and two feedback signals for compensating the deviations of trolley and sway angle from their desired trajectories. For trolley's exact positioning the trolley dynamics is identified via an error equation identifier structure. The second stage is a nonlinear residual sway control that starts at the end of first stage. The control design for the second stage is investigated from the perspective of controling an underactuated system, and the control law combines the feedback linearization and variable structure control.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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