Chaojun, Xin;Yuanwen, Cai;Yuan, Ren;Yahong, Fan;Yongzhi, Su
Journal of Magnetics
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제22권2호
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pp.315-325
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2017
Magnetically suspended sensitive gyroscopes (MSSGs) provide an interesting alternative for achieving precious attitude angular measurement. To effectively reduce the measurement error caused by the non-uniformity of the air-gap flux density in a MSSG, this paper proposes a novel compensation method based on measuring and modeling of the air-gap flux density. The angular velocity measurement principle and the structure of the MSSG are described, and then the characteristic of the air-gap flux density has been analyzed in detail. Next, to compensate the flux density distribution error and improve the measurement accuracy of the MSSG, a real-time compensation method based on the online measurement with hall probes is designed. The common issues caused by the non-uniformity of the air-gap flux density can be effectively resolved by the proposed method in high-precision magnetically suspended configurations. Comparative simulation results before and after compensation have verified the effectiveness and superiority of the proposed compensation method.
Lee, Jeom Hun;Kim, Young Wan;Kim, Nae Soo;Lee, Ho Jin
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제2권1호
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pp.44-54
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2001
This paper describes the antenna alignment method of the tracking antenna system for LEO satellite. The purpose of the antenna alignment is to reduce the angular error due to the structural alignment and the monopulse null point alignment error. The angular error of 3 axis tracking system is the key performance parameter that should be minimized to accurately track satellite movement. The angular error is analyzed via a simulation and boresight measurement. The simulation is done with formulas to be derived from vector concept for 3-axis movement. The formulas of the structural alignment are verified by comparing the formula result with the field measurement. Also, the angular error due to monopulse null shift is obtained via boresight measurement. Based on the analyzed and measured results, the antenna alignment was performed and was verified via tracking test of operating LEO satellite.
Purpose: The purpose of this study was to investigate the validity and reliability of the measurement of shoulder joint motions using an inertial measurement unit (IMU). Methods: For this study, 33 participants (32 females and 1 male) were recruited. The subjects were passively positioned with the shoulder placed at specific angles using a goniometer (shoulder flexion $0^{\circ}-170^{\circ}$, abduction $0^{\circ}-170^{\circ}$, external rotation $0^{\circ}-90^{\circ}$, and internal rotation $0^{\circ}-60^{\circ}$ angles). Kinematic data on the shoulder joints were simultaneously obtained using IMU three-dimensional (3D) angular measurement (MyoMotion) and photographic measurement. Test-retest reliability and concurrent validity were examined. Results: The MyoMotion system provided good to very good relative reliability with small standard error of measurement (SEM) and minimal detectable change (MDC) values from all three planes. It also presented acceptable validity, except for some of shoulder flexion, shoulder external rotation, and shoulder abduction. There was a trend for the shoulder joint measurements to be underestimated using the IMU 3D angular measurement system compared to the goniometer and photo methods in all planes. Conclusion: The IMU 3D angular measurement provided a reliable measurement and presented acceptable validity. However, it showed relatively low accuracy in some shoulder positions. Therefore, using the MyoMotion measurement system to assess shoulder joint angles would be recommended only with careful consideration and supervision in all situations.
Magnetically suspended sensitive gyroscopes (MSSGs) provide an interesting alternative for achieving precious attitude angular measurement. To effectively reduce the measurement error caused by dynamic imbalance, this paper proposes a novel compensation method based on analysis and modeling of the error for a MSSG. Firstly, the angular velocity measurement principle of the MSSG is described. Then the analytical model of dynamic imbalance error has been established by solving the complex coefficient differential dynamic equations of the rotor. The generation mechanism and changing regularity of the dynamic imbalance error have been revealed. Next, a compensation method is designed to compensate the dynamic imbalance error and improve the measurement accuracy of the MSSG. The common issues caused by dynamic imbalance can be effectively resolved by the proposed method in gyroscopes with a levitating rotor. Comparative simulation results before and after compensation have verified the effectiveness and superiority of the proposed compensation method.
The importance of stealth technology is increasing in modern warfare, and Radar Cross Section(RCS) is widely used as an indicator of stealth technology. It is useful to measure RCS using an image-based near-field to far-field transformation algorithm in short-range monostatic conditions. However, the near-field measurement system requires a longer measurement time compared to other methods. In this work, it is proposed to reduce the measured data using an interpolation method in azimuth angular domain. The calculated far-field RCS values according to the sampling rate is shown, and the performance of the algorithm applied with interpolation in the angular domain is presented. It is shown that measurement samples can be reduced several times by using the redundancy in the angular domain while producing results similar to the conventional method.
본 연구에서는 별도의 이미지 분석 장비를 사용하지 않고 정량적으로 알부민의 농도를 측정할 수 있는 회전각도를 이용한 3차원 종이 칩(3D-PADs)를 제시한다. 변색된 구간의 회전각도를 측정하는 간단한 방법으로 검출을 시연하였다. 3D-PADs는 왁스 프린터를 이용한 인쇄와 라미네이팅 과정을 거쳐 빠르게 제작할 수 있다. 3D-PADs는 샘플의 알부민을 검출하기 위하여 citrate buffer와 tetrabromophenol blue를 흡수시켰다. 3D-PAD의 흡수패드에 샘플 용액을 흡수시키면, 샘플 용액은 형성된 유로를 통하여 수직 및 수평 흐름을 통해 분석 구간으로 흐른다. 변색된 구간의 회전각도는 특정한 알부민의 농도를 나타내며, 알부민 측정의 신뢰할 수 있는 값임을 확인할 수 있었다.
The aim of this paper is to design a centrifugal deformation error compensation method with guaranteed performance that allows angular velocity measurement of the magnetically suspended sensitive gyroscopes (MSSGs). The angular velocity measurement principle and the structure of the MSSG are described, and the analytical model of errors caused by MSSG rotor centrifugal deformation is established. Then, an on-line rotor centrifugal deformation error compensation method based on measurement of rotor spinning speed in real-time has been designed. The common issues caused by centrifugal deformation of spinning rotors can be effectively resolved by the proposed method. Comparative experimental results before and after compensation demonstrate the validity and superiority of the error compensation method.
In this paper a novel method for angular position determination using sensors with sin/cos output and without an excitation signal, is presented. The linearization of the sensor transfer characteristic and digitalization of the measurement results are performed simultaneously with a goal to increase the measurement resolution. This improvement is particularly important for low angular velocities, and can be used to increase the resolution of incremental Hall, magnetic and optical sensors. This method includes two phases of sin/cos signal linearization. In the first linearization phase the pseudo-linear signal is generated. The second linearization phase, executed by the two-stage piecewise linear ADC, is an additional linearization of the pseudo-linear signal. Based on the LabVIEW software simulations of the proposed method, the contribution of each processing phase to a final measurement error is examined. After the proposed method is applied within $2{\pi}$ [rad] range, the maximal nonlinearity is reduced from 0.3307 [rad] ($18.9447^{\circ}$) to $3{\cdot}10^{-4}$ [rad] ($0.0172^{\circ}$).
Inertial measurement units (IMUs) are widely used for wearable motion-capturing systems in the fields of biomechanics and robotics. When the IMUs are combined with optical motion sensors (hereafter, OPTs) for their complementary capabilities, it is necessary to align the coordinate system orientations between the IMU and OPT. In this study, we compare the application of two coordinate transformation-based orientation alignment methods between two coordinate systems. The first method (M1) applies angular velocity coordinate transformation, while the other method (M2) applies gyroscopic angle coordinate transformation. In M1 and M2, the angular velocities and angles, respectively, are acquired during random movement for a least-square algorithm to determine the alignment matrix between the two coordinate systems. The performance of each method is evaluated under various conditions according to the type of motion during measurement, number of data points, amount of noise, and the alignment matrix. The results show that M1 is free from drift errors, while drift errors are present in most cases where M2 is applied. Thus, this study indicates that M1 has a far superior performance than M2 for the alignment of IMU and OPT coordinate systems for motion analysis.
Tracking control of an automatic pipe cutting robot (APCROMB) is studied. Using magnetic force APCROMB, which is designed and developed in Kyung Hee University, binds itself to the pipe and executes unmanned cutting process. The gravity effect on the movement of APCROMB varies as it rotates around the cylindrical pipe laid in the gravitational field. To maintain a constant velocity and consistent cutting performance against the varying gravitational effect, the authors adopt a multi-rate repetitive learning controller (MRLC), which learns the required effort to cancel the repetitive tracking errors caused by nonlinear effect. In addition to the varying gravity effect other types of nonlinear disturbances including backlash in the driving system and the slip between the wheels of APCROMB and the pipe also cause degradation in the cutting process. In order to identify those nonlinear disturbances the position estimation based on the encoder attached at the motor is not good enough. To identify the absolute angular position of APCROMB the authors propose the angular position estimation based on the signals from a MEMS-type two-axis accelerometer mounted on APCROMB. The tracking performances of APCROMB with a MRLC using the encoder-based position estimation is experimentally measured and results are shown. Also the difference between the encoder-based angular displacement measurement and the accelerometerbased angular displacement measurement is included.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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