This paper proposes a new contact type ball tracking sensor to improve the control performance of a low cost ball-and-beam system. It is well-known that the impulsive measurement noise contained in ball position measurement is one of the factors which severely degrades the ball-and-beam control performance. The impulsive ball position measurement noises often appear under the sporadical ball floating on the beam. This fact motivates us to devise a simple analog preprocessing circuit to determine whether the ball loses the contact or not. Once the abnormal ball position measurement is detected, the design problem of the ball tracking sensor can be cast into the typical state estimation problem with missing data. In order to tackle the real-time implementation issue, a steady-state Kalman filter is applied to the problem. Through the experimental results, the usefulness of the proposed scheme is demonstrated.
A ball moving on a beam is a typical nonlnear dynamic system, which is often adopted to proof test diverse control schemes. Ball and plate system is the extension of the traditional ball and beam problem that moves a metal ball on a rigid plate. In this paper, a trajectory planning and tracking problem is proposed for ball and plate system, which is to control the ball from a point to another without hitting the obstacles. Our scheme is composed of three controllers, TS type optimal path tracking controller, mandani type obstacle avoidance controller and trajectory planning controller that determines the desired trajectory. But this type of construction can give rise to chattering executions. Because the difference of contributions from concurrent controllers can cause behaviors unsmoothly. We propose fuzzy pid supervision control1er to handle this problem.
본 논문에서는 축구 방송 영상에서 가려짐에 강인한 축구공 추적 알고리즘을 제안한다. 축구공은 가려짐, 축구공의 빠른 움직임 그리고 빠른 방향 전환 등으로 인해 추적이 어렵다. 기존의 방법들은 대부분 각각의 영상에서 축구공 후보들을 찾고 가능한 모든 경로를 예측하여 최적의 축구공 경로를 찾는 방식으로 축구공을 추적하였으나 이러한 방식은 연산량이 많아 실시간 축구공 추적에 적합하지 않다. 본 논문에서는 Circular Hough Transform을 이용하여 초기 축구공의 위치를 찾아내고, 이전 프레임의 축구공 템플릿을 이용하여 축구공을 추적하고 가려짐 상황에서는 가려짐 처리 알고리즘을 적용한다. 축구공 추적을 위하여, 매칭 스코어를 이용하여 축구공의 가려짐 상황을 판단한다. 가려짐 상태에서 축구공 후보들을 찾고 이전 프레임과의 매칭을 통해 이전 프레임에 존재하는 축구공 후보들은 축구공이 아니며, 새롭게 나타나는 축구공 후보가 축구공일 것이라는 가정을 적용하여 축구공 가려짐 처리 알고리즘을 제안한다. 실제 방송용 축구 경기 영상에 적용하여 제안된 알고리즘이 가려짐 상황을 효과적으로 처리함을 보여준다.
Object detection has always been to pursue objects with particular properties or representations and to predict details on objects including the positions, sizes and angle of rotation in the current picture. This was a very important subject of computer vision science. While vision-based object tracking strategies for the analysis of competitive videos have been developed, it is still difficult to accurately identify and position a speedy small ball. In this study, deep learning (DP) network was developed to face these obstacles in the study of tennis motion tracking from a complex perspective to understand the performance of athletes. This research has used CNN-VGG 16 to tracking the tennis ball from broadcasting videos while their images are distorted, thin and often invisible not only to identify the image of the ball from a single frame, but also to learn patterns from consecutive frames, then VGG 16 takes images with 640 to 360 sizes to locate the ball and obtain high accuracy in public videos. VGG 16 tests 99.6%, 96.63%, and 99.5%, respectively, of accuracy. In order to avoid overfitting, 9 additional videos and a subset of the previous dataset are partly labelled for the 10-fold cross-validation. The results show that CNN-VGG 16 outperforms the standard approach by a wide margin and provides excellent ball tracking performance.
A tracking control scheme on the XY ball-screw drive system in the presence of nonlinear dynamic friction is proposed. A nonlinear dynamic friction is regarded as the Lund-Grenoble friction model to compensate effects of friction. The conventional VSC method that often has been used as a non-model-based friction controller has poor tracking performance in high-precision position tracking application since it cannot compensate the friction effect below a certain precision level completely. Thus to improve the precise position tracking performance, we propose the integral type VSC method combined with the friction-model-based observer. Then this control scheme has the high precise tracking performance compared with the non-model-baked VSC method and the PID control method with a similar observer. This fact is shown through the experiment on the XY ball-screw drive system with the nonlinear dynamic friction.
Tracking the motion of tennis balls is a challenging task in using cameras around the tennis court. The most important instance of the tennis trajectory is the time of impact and touch the court which in some cases could not be detected precisely. In the present study, we aim to present a novel design of tennis balls equipped with nano-sensors to detect the touch of the ball to the court. In the impact instance, tennis ball receives significant acceleration and change in the linear momentum. This large acceleration could deform a small-beam structure with piezoelectric layer to produce voltage. The voltage could further be utilized to produce infrared waves which could be easily detected by infrared detection sensors installed on the same video cameras or separately near the tennis court. Therefore, the exact time of the impact could be achieved with higher accuracy than image analyzing method. A detailed dynamical property of such sensors is discussed using nonlinear beam equations. The results show that within the acceleration range of tennis ball during an impact, the piezoelectric patches of the nano-sensors in the tennis ball could produce enough voltages to propagate infrared waves to be detected by infrared detectors.
Parallel robots are usually used for performing pick-and-place motion to increase productivity in high-speed environments. The present study proposes a high-speed parallel robot and a control approach to improve the tracking performance for the purpose of handling a solar cell. However, the target processes are not limited to the solar cell-handling field. Therefore, a delta-type parallel manipulator is designed, and a ball joint structure is specifically proposed to increase the allowed angle that would meet the required workspace. A control algorithm considering the synchronization between multiple joints in a closed-chain mechanism is also suggested to improve the tracking performance, where the tracking and synchronization errors are simultaneously considered. In addition, a prototype machine with the proposed ball joint is implemented. A satisfactory tracking performance is achieved by applying the proposed control algorithm, with a cycle time of 0.3 s for a 0.1 kg payload.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제4권5호
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pp.5-14
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2003
Tracking control schemes on the precise mechanical system in presence of nonlinear dynamic friction is proposed. A nonlinear dynamic friction is regarded as the bristle friction model to compensate fer effects of friction. The conventional SMC method often shows poor tracking performance in high-precision position tracking application since it cannot completely compensate for the friction effect below a certain precision level. Thus to improve the precise position tracking performance, we propose the SMC method combined with the disturbance observer having tunable transient performance. Then this control scheme has the high precise tracking peformance as well as a good transient response when it is compared with the conventional SMC method and the similar types of observers, The experiment on the XY ball-screw drive system with the nonlinear dynamic friction confirms the feasibility of the proposed control scheme.
본 논문에서는, 볼-빔 시스템에 입-출력 궤환 선형화 기법을 적용하여 추종 궤적 r(t)를 추종하도록 제어기를 설계하였다. 설계한 제어기로 시뮬레이션 및 실험에 적용한 결과, 실험에서 오차가 크게 발생하였다. 이러한 이유는 외란 및 입력정합조건을 만족하지 못해 발생한 것으로 판단되어 볼-빔 시스템의 기존 모델링에서 적절한 외란을 추가하여, 시뮬레이션을 통해 실험 결과와 비슷한 유효한 모델링임을 입증하였다. 그러나, 여전히 저하된 성능으로 인해 bang-bang 제어기를 추가로 적용하였다. 결과적으로, 시스템의 불확실성에 대해 강인하고 향상된 성능을 시뮬레이션 및 실험결과를 통해 검증하였다.
Coulomb friction is an important factor for precise position tracking control systems. The control systems with friction causes the steady state error because of being sensitive to the change of system condition and highly nonlinear characteristics. To overcome these problems, we use an estimation scheme of Coulomb friction to experiment for it's compensating. The estimated factor for Coulomb friction is used as a feed-forward compensator to improve the tracking performance of ball-screw systems. The tracking performance was improved by compensating the estimated friction torque in the feed-forward term. And, the sliding mode control which is derived from the Lyapunov stability theorem is applied for robust stability and reducing chattering. The experimental results show that the sliding mode controller with adaptive friction compensator has a good tracking performance compared with the friction uncompensated controller.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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