Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.10
no.4
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pp.102-108
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2011
LQG/LTR control scheme is applied to the two axes stage using piezoelectric actuator for tracking reference input and suppressing hysteresis effect in this paper. The plant is combined with an integrator to improve the tracking ability. LQG/LTR controller is designed by making desirable target filter loop remove all poles except for an integrator included in new design plant model and loop transfer recovery. Decoupler in the shape of FIR filter is added to remove the coupling effect between the two axes motion and so feedback control loop is designed independently for the each axis motion.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2001.05a
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pp.1122-1129
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2001
In this work, we propose a new type of HDD suspension featuring shape memory ally (SMA) actuator in order to prevent the contact between the slider and disk. The principal design parameters are obtained from the modal analysis using finite element analysis, and then the dynamic model is established to formulate the control scheme for Non-Contact Start/Stop mode drive. Subsequently, a robust Η$_{\infty}$, control algorithm is designed by integrating experimentally-obtained SMA actuator dynamics to the proposed suspension system. The controller is empirically realized and control results for different load/unload profiles are presented in time domain. In addition, the contact signal between the slider and disk is measured by the electrical resistance method.istance method.
This paper presents a robust control scheme of free-joint manipulators to overcome actuator failures and uncertain-ties in Cartesian space where tasks are planned. The control scheme has the adaptation law for the upper bound on the norm of uncertainties through the Lyapunov function approach. To solve the dynamic singularity problem in the controller, the singular and nonsingular regions are investigated based on a computer simulation. Then a singularity-free Cartesian trajectory planning is achieved in order to guarantee the availability of the control scheme. To illustrate the validity of the proposed control scheme, simulation results for a three-link planar robot arm with a free joint are shown.
This paper proposes a novel fault tolerant tracking control (FTTC) scheme for a class of nonlinear systems with actuator failures based on the policy iteration (PI) algorithm and the adaptive fault observer. The estimated actuator failure from an adaptive fault observer is utilized to construct an improved performance index function that reflects the failure, regulation and control simultaneously. With the help of the proper performance index function, the FTTC problem can be transformed into an optimal control problem. The fault tolerant tracking controller is composed of the desired controller and the approximated optimal feedback one. The desired controller is developed to maintain the desired tracking performance at the steady-state, and the approximated optimal feedback controller is designed to stabilize the tracking error dynamics in an optimal manner. By establishing a critic neural network, the PI algorithm is utilized to solve the Hamilton-Jacobi-Bellman equation, and then the approximated optimal feedback controller can be derived. Based on Lyapunov technique, the uniform ultimate boundedness of the closed-loop system is proven. The proposed FTTC scheme is applied to reconfigurable manipulators with two degree of freedoms in order to test the effectiveness via numerical simulation.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.10
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pp.1021-1028
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2011
The objective of this paper is to optimize the design parameters of a novel mechanism for a robotic knee orthosis. The feature of the proposed knee othosis is to drive a knee joint with independent actuation during swing and stance phases, which can allow an actuator with fast rotation to control swing motions and an actuator with high torque to control stance motions, respectively. The quadriceps device operates in five-bar links with 2-DOF motions during swing phase and is changed to six-bar links during stance phase by the contact motion to the patella device. The hamstring device operates in a slider-crank mechanism for entire gait cycle. The suggested kinematic model will allow a robotic knee orthosis to use compact and light actuators with full support during walking. However, the proposed orthosis must use additional linkages than a simple four-bar mechanism. To maximize the benefit of reducing the actuators power by using the developed kinematic design, it is necessary to minimize total weight of the device, while keeping necessary actuator performances of torques and angular velocities for support. In this paper, we use a SGA (Simple Genetic Algorithm) to minimize sum of total link lengths and motor power by reducing the weight of the novel knee orthosis. To find feasible parameters, kinematic constraints of the hamstring and quadriceps mechanisms have been applied to the algorithm. The proposed optimization scheme could reduce sum of total link lengths to half of the initial value. The proposed optimization scheme can be applied to reduce total weight of general multi-linkages while keeping necessary actuator specifications.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.1
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pp.196-202
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2002
In this work, we propose a new type of HDD suspension featuring shape memory alloy (SMA) actuator in order to prevent the contact between the slider and disk. The principal design parameters are obtained from the modal analysis using finite element analysis, and then the dynamic model is established to formulate the control scheme for Non-Contact Start/stop mode drive. Subsequently, a robust H$\_$$\infty$/ control algorithm is designed by integrating experimentally-Obtained SMA actuator dynamics to the proposed HDD suspension system. The controller is empirically realized and control results for the load/unload profiles are presented in time domain. In addition, the contact signal between the slider and disk is measured by the electrical resistance method.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.12
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pp.1238-1245
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2014
This paper proposes an RBFN-based adaptive tracking controller for an electrically driven mobile robot with parametric uncertainties and external disturbances. A mobile robot model considered in this paper includes all models of the robot body and actuators with uncertain kinematic and dynamic parameters, and uncertain frictions and external disturbances. The proposed controller consists of an RBFN(Radial Basis Function Network) and a robust adaptive controller. The presented RBFN is used to approximate unknown nonlinear robot dynamic functions. The proposed controller is adjusted by the adaptation laws obtained through the Lyapunov stability analysis. The proposed control scheme does not a priori need the accurate knowledge of all parameters in the robot kinematics, robot dynamics and actuator dynamics. Also, nominal parameter values are not required in the controller. The global stability of the closed-loop robot control system is guaranteed using the Lyapunov stability theory. Simulation results show the validity and robustness of the proposed control scheme.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.25
no.11
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pp.753-763
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2015
This paper proposes a decentralized robust adaptive neural network control scheme using multiple radial basis function neural networks for electrically driven robot manipulators with bounded input voltages in the presence of uncertainties. The proposed controller considers both robot link dynamics and actuator dynamics. Practically, the controller gain coefficients applied at each joint may be nonlinear time-varying and the input voltage at each joint is saturated. The proposed robot controller overcomes the various uncertainties and the input voltage saturation problem. The proposed controller does not require any robot and actuator parameters. The adaptation laws of the proposed controller are derived by using the Lyapunov stability analysis and the stability of the closed-loop control system is guaranteed. The validity and robustness of the proposed control scheme are verified through simulation results.
Force-controlled electro-hydrostatic actuators have to exhibit high backdrivability, to quickly compensate for force control errors caused by externally disturbed rod movement. To obtain high backdrivability, the servomotor for driving the hydraulic pump, should rotate exactly to such a revolution to compensate for force control errors, compressing or decompressing cylinder chambers. In this study, we proposed a modified velocity control structure, including a robust internal-loop compensator (RIC)-based velocity controller, for the servomotor to improve backdrivability of a force-controlled EHA. Performance improvement was confirmed experimentally, wherein sinusoidal velocity disturbance was applied to the force-controlled EHA, with constant reference input. Its dynamic force control errors reduced effectively, with the proposed control scheme, compared to test results with a conventional motordriver, for motor velocity control.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.9
no.10
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pp.755-767
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2003
This paper proposes a robust fault-tolerant control framework for robot manipulators to maintain the required performance and achieve task completion in the presence of both partial joint failures and complete joint failures and uncertainties. In the case of a complete joint failure or free-swinging joint failure causing the complete loss of torque on a joint, a fully-actuated robot manipulator can be viewed as an underactuated robot manipulator. To detect and identify a complete actuator failure, an on-line fault detection operation is also presented. The proposed fault-tolerant control system contains a robust adaptive controller overcoming partial joint failures based on robust adaptive control methodology, an on-line fault detector detecting and identifying complete joint failures, and a robust adaptive controller overcoming partial and complete joint failures, and so eventually it can face and overcome joint failures and uncertainties. Numerical simulations are conducted to validate the proposed robust fault-tolerant control scheme.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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