The nonlinear vibration characteristics of hydrodynamic journal bearings with a circumferential groove we analyzed numerically when the external sinusoidal disturbances are given to the rotor-bearing system continuously. Furthermore, a cavitation algorithm, implementing the Jakobsson-Floberg-Olsson boundary condition, is adopted to predict cavitation regions in a fluid film more accurately than the conventional analysis. which uses the Reynolds boundary condition. It is found that the difference between linear and nonlinear analysis is much more remarkable as the amplitude of external disturbance increases, and it depends upon the excitation frequency of the external disturbance. It is also shown that the cavity region in the fluid film increases as the amplitude or excitation frequency of the external disturbance increases. The whirling center of the steady state orbit moves closer to the bearing center as the amplitude or excitation frequency of the external disturbance increases.
The nonlinear vibration characteristics of hydrodynamic journal bearings with a circumferentially groove are analyzed numerically when the external sinusoidal disturbances are given to the rotor-bearing system continuously. Also, the cavitation algorithm implementing the Jakobsson-Floberg-Olsson boundary condition is adopted to predict cavitation regions in the fluid film more accurately than conventional analysis which uses the Reynolds condition. It is found that the difference between linear and nonlinear analysis is much more remarkable as the amplitude of external disturbance increases, and it depends upon the excitation frequency of external disturbance. It is also shown that the cavity region in the fluid film is increased as the amplitude or excitation frequency of external disturbance increases. The whirling center of the steady state orbit moves closer to the bearing center as the amplitude or the excitation frequency of the external disturbance increases because of smaller range of full film region.
본 연구에서는 외부의 알 수 없는 외란을 포함한 수중이동시스템의 상태를 추정하는 추정방법을 제시하였다. 우선, 수중이동시스템의 동력학적 운동방정식을 수직평면과 수평평면에 대하여 확장 테일러 전개법에 의하여 각각 유도하였다. 수중이동시스템에서 바다표면의 파랑, 주류, 바람 등과 같이 측정하기 어려운 외력을 시스템의 외란으로 간주하였으며, 이러한 외란을 시스템에 대한 외부 입력으로 고려하였다. 본 연구에서는 위와 같은 외부에서 가해지는 잘 알려지지 않은 외란 등에 대해 전혀 영향을 받지 않는 미지외란 관측기를 제안하였으며, 제안된 관측기가 미지외란에 대해서 영향을 받지 않음을 증명하였다. 또한, 수중이동시스템의 강인한 제어를 위해 수치적인 시뮬레이션을 통하여 본 미지 외란 관측기의 유효성을 확인하였다.
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.
In this paper, a force estimation method is proposed for the sensorless force control. For this, a disturbance observer is applied to each joint of an n degrees of freedom manipulator to obtain a simple equivalent robot dynamics(SERD) being represented as an n independent double integrator system. To estimate the output of disturbance observer in the absence of external force, the observer estimator is designed, where the uncertain parameters of the robot manipulator are adjusted by gradient method to minimize the output between the disturbance observer and the observer estimator. When the external force is exerted, the external force is estimated using the difference between the output of disturbance observer which include the external torque signal and that of observer estimator. And then, a force controller is designed for force feedback control employing the estimated force signal. To verify the effectiveness of the proposed force estimation method, several numerical examples are illustrated for the 2-axis planar type robot manipulator.
In this paper, a force estimation method is proposed for force control without force sensor. For this , a disturbance observer is applied to each joint of an {{{{ { n}_{ } }}}} degrees of freedom manipulator to obtain a simple equivalent robot dynamics(SERD) being represented as an n independent double integrator system. To estimate the output of disturbance observer due to internal torque, the disturbance observer output estimator(DOOE) is designed, where uncertain parameters of the robot manipulator are adjusted by the gradient method to minimize the performance index which is defined as the quadratic form of the error signal between the output of disturbance observer and that of DOOE. when the external force is exerted, the external force is estimated by the difference between the output of disturbance observer and DOOE, since output of disturbance observer includes the external torque signal as well as the internal torque estimated by the output of DOOE. And then, a force controller is designed for force feedback control employing the estimated force signal. To verify the effectiveness of the proposed force estimation method, several numerical examples and experimental results are illustrated for the 2-axis direct drive robot manipulator.
본 논문에서는 시스템 파라미터의 변동이나 모델의 불확실성 및 외부 외란 등에 강인한 외란 관측기에 기초로 한 강인 제어기의 설계를 제안한다. 제어기는 두 개 루프의 구조를 갖는 모델기반 보상기와 궤환 제어기 구조로 구성되어 있다. 내부 루프 보상기는 내외부의 외란을 제거하고, 외부 루프 궤환 제어기는 주어진 사양을 만족하도록 하는 역할을 수행한다. 결과적으로, 제안한 강인 제어기를 이용함으로써 외란에 대해 시스템을 안정화 시킬 수 있으며, 제어 성능을 향상시킬 수 있음을 보인다.
Using a disturbance observer is effective in enhancing the performance of dynamic system in presence of disturbances. Although various types of disturbance observers have been proposed to improve sensitivity of systems, there exist poor transient responses due to cross-couplings among disturbance observer loops. In this paper, dual disturbance observer (DOB) is proposed to reduce the effects of the cross-couplings. A different type of loop transfer function is proposed for external disturbance observer. While improving the sensitivity function by adding external DOB, it also provides improved complementary sensitivity function. The proposed dual DOB is applied to a commercial optical disk drive tracking system. It is shown that the dual DOB is an effective method in rejecting the effect of disturbance as well as improving the tracking performance.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제5권4호
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pp.14-20
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2004
In this work, a new control methodology to achieve accurate position control of an AC servo motor subjected to external disturbance is proposed. Unlike conventional sliding mode controller which requires a prior knowledge of the upper bound of external disturbance, the proposed technique, called sliding mode controller with disturbance estimator (SMCDE), can offer robust control performances without a prior knowledge of the disturbance bound. The SMCDE is featured by an integrated average value of the imposed disturbance over a certain sampling period. By doing this, undesirable chattering phenomenon in the estimation process can be effectively alleviated. The benefits of the proposed control methodology are empirically demonstrated on AC servo motor and control responses are evaluated through a comparative work between the proposed and conventional control schemes.
Magnetic levitation system with the advantages of non-contact, no friction and no wear can satisfy the requirement of high precision and high speed positioning. In this paper, magnetic levitation positioning stage which mainly consists of planar coil and HALBACH permanent magnet array and its control and driving system are designed. Magnetic levitation system is a highly nonlinear and strongly coupled complex system and its control performance can be influenced by the uncertainty and external disturbance. So exact feedback linearization method is used to realize exact linearization and decoupling, and a strategy of sliding mode control based on disturbance observer is proposed to compensate the uncertainty and external disturbance. Detailed proofs of observer's convergence property and system stability are derived. Both the simulation and experiment results verify the effectiveness of sliding mode control algorithm based on disturbance observer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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