This thersis presents precise position control emthods of a 3-PRPS in-parallel manipulator for industrial applications such as assembly of highly integrated semiconductors and microsurgery. Since real-time ontrol is one of the most important issues required for industrial application, the experimental hardware is set up with a VME based DSP controller. In the 3-PRPS parallel mainpulator, structurally existing frictiion at three horizontal links considerably degrades the precise position control. In order to compensate the friction of the horizontal links in the joint space, a disturbance compensation usign disturbance and velocity observers has been proposed and investigated. We analyzed the decision method of eigenvalues of the disturbance observer and the effects of the control resulted form tehsystem model errors. Through a series of simulations and experiments, we see that the methods is capable of compensating variations of the robot parameters such as inertia and damping as well as the joint friction. Experiments show that the disturbance compensation method usign disturbance and velocity observer is very effective to compensate the friction. Compared with conventional PID position control, it decreased position errors ina circular motion by approximately 70%.
Precision motion stages used in the manufacturing process of flat-panel displays have inevitably low settling performance due to their huge mass and bulky structures. In order to improve the settling performance, several methods of frame vibration compensation have been developed so far. These methods are used to cancel the vibration by imposing a counter force or modifying the resonance mode of the frame of the stage. To compensate the frame vibration, high force actuators are required. In this paper, a mighty voice coil actuator is proposed to generate the counter force against the frame vibration. The proposed voice coil actuator has an axis-symmetric rectangular structure to achieve a large force with simple and low cost fabrication. Also, the voice coil actuator allows radial clearance up to ${\pm}4mm$. Using an optimized design process and a magnetic circuit model, the power consumption is minimized while the required force is obtained. With a power of 322 W, the VCA has been designed to have a maximum force of 574 N with a force constant of 164 N/A. Experimental results verified the force constant of the fabricated voice coil actuator is well matched with the designed value.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.19
no.6
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pp.1-8
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2020
This paper proposes a method for measuring friction forces and creating a friction model for a rotary motion control system as well as an autonomous vehicle testbed. The friction forces versus the velocity were measured, and the viscous friction, Coulomb friction, and stiction were identified. With a nominal PID (proportional-integral-derivative) controller, we observed the adverse effects due to friction, such as excessive steady-state errors, oscillations, and limit-cycles. By adding an adequate friction model as part of the augmented nonlinear dynamics of a plant, we were able to conduct a simulation study of a motion control system that well matched experimental results. We have observed that the implementation of a model-based friction compensator improves the overall performance of both motion control systems, i.e., the rotary motion control system and the Altino testbed for autonomous vehicle development. By utilizing a better simulation tool with an embedded friction model, we expect that the overall development time and cost can be reduced.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.50
no.6
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pp.267-275
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2013
EKF has been widely used for GPS/INS integration as standard method but EKF has one well-known drawback. if the errors are not within the bounded region, the filter may be divergent. The particle filter has the advantage of the nonlinear and non-gaussian system. This paper proposes a method for compensating the GPS position errors based on the particle filter and presents loosely-coupled GPS/INS integration using proposed algorithm. We used GPS position pattern with particle filter and added attitude kalman filter for improving attitude accuracy. To verify the performance, the proposed method is compared with high cost GPS as reference. In the experimental result, we verified that the accuracy and robust were well improved by the proposed method filter effectively and robustness than by original loosely-coupled integration when vehicle turns at corner.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2008.11a
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pp.230-236
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2008
In this paper, a model-based stick-slip compensation for the micro-positioning is proposed using an enhanced stick-slip model based on statistical rough surface contact model. The smart structure is comprised with PZT (lead (Pb) zirconia (Zr) Titanate (Ti)) based stack actuator incorporating with the PID (Proportional-Integral-Derivative) control algorithm, mechanical displacement amplifier and positioning devices. For the stick-slip compensation, the elastic-plastic static friction model is used considering the elastic-plastic asperity contact in the rough surfaces statistically. Mathematical model of system for the positioning apparatus was derived from the dynamic behaviors of structural parts. PID feedback control algorithms with the developed stick-slip model as well as feedforward friction compensator are formulated for achieving the accurate positioning performance. Experimental results are provided to show the performances of friction control using the developed positioning apparatus.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.2
no.3
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pp.47-53
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2001
This paper investigates the characteristics of interlaminar fracture toughness of foam core sandwich structures under opening mode by using the double cantilever beam (DCB) specimens which are Carbon/Epoxy and foam core composites. Instead of using a DCB specimen of symmetric geometry, a non-symmetric DCB specimen was used to calculate the interlaminar fracture toughness. Three approaches for calculating the energy release rate(G$\sub$IC/) were used and fracture toughness of foam core sandwich structures made by autoclave, vacuum bagging and hotpress were compared. Experiment, analysis using nonlinear beam bending theory, and numerical work by FEM methods were performed. Bonding surface compensation and equivalent moment of inertia were used to calculate the energy release rate in nonlinear analytical work. Conclusions of experimental, nonlinear analytical and FEM methods were compared. It is, also, shown that the vacuum bagging forming can substitute the method of autoclave without serious loss of Mode I energy release rate(G$\sub$I/).
The control loop time delay caused by sampling, the zero-order-holder effect and calculations is inevitable in the digital control of dc-dc switching converters. The time delay will limit the bandwidth of the control loop and therefore degrade the transient performance of digital systems. In this paper, the quantization time delay effects with different time delay values based on a generic second-order system are analyzed. The conclusion that the bandwidth of digital control is reduced by about 20% with a one cycle delay and by 50% with two cycles of delay in comparison with no time delay is obtained. To compensate the time delay and to increase the control loop bandwidth, a duty ratio predictive control scheme based on linear extrapolation is proposed. The compensation effect and a comparison of the load variation transient response characteristics with analogy control, conventional digital control and duty ratio predictive control with different time delay values are performed on a point-of-load Buck converter by simulations and experiments. It is shown that, using the proposed technique, the control loop bandwidth can be increased by 50% for a one cycle delay and 48.2% for two cycles of delay when compared to conventional digital control. Simulations and experimental results prove the validity of the conclusion of the quantization effects of the time delay and the proposed control scheme.
In this study, we summarized and analyzed domestic research papers including science-related attitude in science education over the past 30 years, mainly teaching & learning methods. We reviewed 240 papers of experimental design in Journal of the Korean Association for Research in Science Education and Journal of Korean Elementary Science Education until the last volume of 2014 with results of statistical significance. The results are that students preferred group compensation rather than individual compensation. Also, students' active participation in class activities were effective in promoting students' science-related attitude. On the other hand, students' attitudes related to science did not show significant effectiveness in science class focusing on conceptual understanding. The results of this study regarding the positive or negative influence of teaching & learning methods in science will be expected to be useful when science teacher makes a selection the proper teaching methods.
Zeng, Zheng;Yang, Jia-Qiang;Chen, Shi-Lan;Huang, Jin
Journal of Power Electronics
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v.14
no.2
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pp.392-401
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2014
A fast-transient repetitive control strategy for a three-phase shunt active power filter is presented in this study to improve dynamic performance without sacrificing steady-state accuracy. The proposed approach requires one-sixth of the fundamental period required by conventional repetitive control methods as the repetitive control time delay in the synchronous reference frames. Therefore, the proposed method allows the system to achieve a fast dynamic response, and the program occupies minimal storage space. A proportional-integral regulator is also added to the current control loop to eliminate arbitrary-order harmonics and ensure system stability under severe harmonic distortion conditions. The design process of the corrector in the fast-transient repetitive controller is also presented in detail. The LCL filter resonance problem is avoided by the appropriately designed corrector, which increases the margin of system stability and maintains the original compensation current tracking accuracy. Finally, experimental results are presented to verify the feasibility of the proposed strategy.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.6
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pp.1138-1145
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2009
This paper presents an active and reactive power compensator for the wind power system with squirrel-cage induction generator. The output power of a wind power system changes irregularly according to the variation of wind speed. The developed system is able to continuously compensate the active and reactive power. The 3-phase inverter operates for the compensation of reactive power, while the DC/DC converter with super-capacitors operates for the compensation of active power. The operational feasibility of the proposed model was verified by simulations with PSCAD/EMTDC and the feasibility of hardware implementation was confirmed by experimental works with a scaled hardware model. The proposed compensator can be expected that developed system may be used to compensated the abrupt power variation due to sudden change of wind speed or sudden power-drop by tower effect. It can be also applied for the distributed generation and the Micro-Grid.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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