International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.14
no.1
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pp.58-66
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2013
This paper addresses the performance of three different types of attitude control systems for the Quad-rotor UAV to perform the flip maneuver. For this purpose, Quad-rotor UAV's 6-DOF dynamic model is derived, and it was used for designing an attitude controller of the Quad-rotor UAV. Attitude controllers are designed by three different methods. One is the open-loop control system design, another is the PD control system design, and the last method is the sliding mode control system design. Performances of all controllers are tested by 6-DOF simulation. In case of the open-loop control system, control inputs are calculated by the quad-rotor dynamic model and thrust system model that are identified by the thrust test. The 6-DOF realtime simulation environment was constructed in order to verify the performances of attitude controllers.
biped robots are expected to robustly traverse terrain with various unknown surfaces. The robot will occasionally encounter the unexpected events in made-for human environments. The slipping is a very real and serious problem in the unexpected events. The robot system must respond to the unexpected slipping after it has occurred and before control is lost. This paper proposes a reflex control method for biped robots to recover from slipage. Computer simulations with the 6-DOF environment model which consists of nonlinear dampers, nonlinear springs, and linear springs, show that the proposed method is effective in preventing fall-down due to slippage.
The deep ocean engineering basin (DOEB) of the Korea Research Institute of Ship and Ocean Engineering (KRISO) is equipped with an extreme-environment reproduction facility that can analyze the motion characteristics of offshore structures and ships. In recent years, there have been requirements for a wide range of six-degree-of-freedom (6-DOF) motion measurements for performing maneuvering tests and free-running tests of target objects (offshore structures or ships). This study introduces the process of developing a wide-area motion measurement technology by incorporating the auto-tracking technology of the towing carriage system to overcome the existing 6-DOF motion measurement limitation. To realize a wide range of motion measurements, the automatic tracking control system of the towing carriage in the DOEB was designed as a speed control method. To verify the control performance, the characteristics of the towing carriage according to the variation in control gain were analyzed. Finally, a wide range of motions was tested using a model test object (a remotely operated vehicle (ROV)), and the wide-area motion measurement technology was implemented using an automatic tracking control system for a towing carriage.
This paper proposes a disturbance observer-based control for 6-DOF remotely operated underwater vehicles with model uncertainties. The sum of external disturbance and the forces generated from model parameters except for the inertial matrix of the hydrodynamic model is defined as a lumped disturbance in this paper. Then, the lumped disturbance caused by model uncertainties and the external forces is estimated using the disturbance observer. Fortunately, the disturbance observer is constructed as a linear form because all the elements of the inertial matrix of the hydrodynamic model are constants. To verify the proposed control scheme, we show that the actual lumped disturbance is similar to the estimated lumped disturbance obtained by the disturbance observer. Finally, the position tracking performance in the disturbance environment is confirmed through the comparative study with a traditional inverse dynamics PD controller.
This paper proposes a linear model predictive control of 6-DOF remotely operated underwater vehicles using nonlinear robust internal-loop compensator (NRIC). First, we design a integrator embedded linear model prediction controller for a linear nominal model, and then let the real model follow the values calculated through forward dynamics. This work is carried out through an NRIC and in this process, modeling errors and external disturbance are compensated. This concept is similar to disturbance observer-based control, but it has the difference that H∞ optimality is guaranteed. Finally, tracking results at trajectory containing the velocity discontinuity point and the position tracking performance in the disturbance environment is confirmed through the comparative study with a traditional inverse dynamics PD controller.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.21
no.4
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pp.429-436
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2018
The RCS value of maritime ship is indicator of ship's stealth performance and it should be particularly measured for navy ship to ensure survivability on the battlefield. In the design phase of the navy ship, a RCS prediction should be performed to reduce RCS value and achieve ROC(Required Operational Capability) of the ship through configuration control. In operational phase, the RCS value of the ship should be measured for verifying the designed value and obtaining tactical data to take action against enemy missile. During the measurement of RCS for the ship, ship motion can be affected by roll and pitch in accordance with sea state, which should be analyzed into threat elevation from view point of enemy missile. In this paper, we propose a method to measure and analyze RCS of ship in 3-dimensions using a ship motion measuring instrument and a fixed RCS measurement system. In order to verify the proposed method, we conducted a marine experiment using a test ship in sea environment and compared the measurement data with RCS prediction value which is carried by prediction SW($CornerStone^{TM}$) using CAD model of the ship.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.6
no.5
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pp.677-688
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2008
In this paper, the general problem of impedance control for a robotic manipulator with a moving flexible base is addressed. Impedance control imposes a relation between force and displacement at the contact point with the environment. The concept of impedance control of flexible base mobile manipulator is rather new and is being considered for first time using singular perturbation and new sliding mode control methods by authors. Initially slow and fast dynamics of robot are decoupled using singular perturbation method. Slow dynamics represents the dynamics of the manipulator with rigid base. Fast dynamics is the equivalent effect of the flexibility in the base. Then, using sliding mode control method, an impedance control law is derived for the slow dynamics. The asymptotic stability of the overall system is guaranteed using a combined control law comprising the impedance control law and a feedback control law for the fast dynamics. As first time, base flexibility was analyzed accurately in this paper for flexible base moving manipulator (FBMM). General dynamic decoupling, whole system stability guarantee and new composed robust control method were proposed. This proposed Sliding Mode Impedance Control Method (SMIC) was simulated for two FBMM models. First model is a simple FBMM composed of a 2 DOFs planar manipulator and a single DOF moving base with flexibility in between. Second FBMM model is a complete advanced 10 DOF FBMM composed of a 4 DOF manipulator and a 6 DOF moving base with flexibility. This controller provides desired position/force control accurately with satisfactory damped vibrations especially at the point of contact. This is the first time that SMIC was addressed for FBMM.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2014.10a
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pp.219-221
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2014
The objective of this paper is to simulate the dynamic behavior of a floating structure model, using image processing and close-range photogrammetry, instead of the contact sensors. Previously, the movement of structure was presented through the exterior orientation estimation of a single camera by space resection. The inverse resection yields the 6 orientation parameters of the floating structure, with respect to the camera coordinate system. The single camera solution is of interest in applications characterized by restriction in term of costs, unfavorable observation conditions, or synchronization demands when using multiple cameras. This article discusses the theoretical determinations of camera exterior orientation based on Direct Linear Transformation and photogrammetric resection using least squares adjustment. The proposed method was used to monitor the motion of a floating model. The results of six degrees of freedom (6-DOF) by inverse resection show that the appropriate initial values by DLT can be effectually applied in least squares adjustment, to obtain the precision of exterior orientation parameters. Additionally, a comparison between the close-range photogrammetry and total station results was feasibly verified. Therefore, the proposed method can be considered as an efficient solution to simulating the movement of floating structure.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.6
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pp.667-673
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2010
This paper proposes a control method based on a pseudo-impedance model to control the motion of biped robots walking on an uneven surface. The pseudo-impedance model simulates the action of the ankle of a foot landing on the ground when a human walks. When the foot is in contact with the ground, the human ankle goes through two different phases. In the first phase, the human exerts little or no effort and applies no torque on the ankle so that the orientation of the foot is effortlessly and passively adjusted with respect to the ground. In the second phase of landing, the ankle generates a significant amount of torque in order to rotate and move the main part of the human body forward and to support the weight of the human; this phase is called the weight acceptance phase. Computer simulations of a 12-DOF biped robot with a 6-DOF environment model were performed to determine the effectiveness of the proposed pseudo-impedance control. The simulation results show that stable locomotion can be achieved on an irregular surface by using the proposed model.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.44
no.5
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pp.423-430
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2016
Recently, manned and unmanned aerial vehicles are faced with problems such as collision detection and avoidance, link-loss for integrated operations in NAS. Hence, on the basis of the performance data of EUROCONTROL's BADA and NASA, an environment was developed to simultaneously handle simulations of integrated operations of MAVs and UAVs along with ATC/ATM simulations, and dynamic modeling was then carried out. To validate the developed model, simulations were performed on a 6-DOF model by its segments and the results were compared to the RMSE results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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