This study is a step in developing the sliding mode control methodology for the robust control of a class of nonlinear time-varying systems. The methodology uses in its idealized form piecewise continuous feedback control, resulting in the state trajectory "sliding" slong a time-varying sliding surface in the state space. This idealized control law achieves perfect tracking. The method is applied to the control of a two-link manipulator handling variable loads in a flexible manufacturing system environment with noise. The result through simulation is that the tracking problem of articular robot with high precision can be realized by using the variable structure system (VSS) theory. The motions of articular robot were insensitive to various payloads. payloads.
Output feedback passivation problem is studied when the given system is not minimum-phase or does not have relative degree one. Using a parallel connection with an additional dynamics, the authors provide a dynamic output feedback control law which renders the composite system passive. Sufficient conditions are presented under which the composite system is output feedback passive. As an application of the dynamic passivation scheme, a point-to-point control law for a flexible joint robot is presented when only the position measurements are available. This provides an alternative way of replacing the role of the velocity measurements for the proportional-derivative (PD) feedback law. The performance of the proposed control law is illustrated in the simulation studies of a manipulator with three revolute elastic joints.
본 연구에서는 로봇조작기를 강체부와 유연한 외팔보로 이루어진 모델로 설정 한 후 확장된 Hamilton의 원리를 적용하여 제어계의 운동방정식을 유도하였다. 계를 유한개의 제어 모드와 잔류 모드로 구분하고, 제어 모드에 대해 최적제어를 수행하기 위해 관측기를 설계하였으며, 진동에 관련된 측정 불가능한 상태변수를 추정하였다. 분석과 검토는 서보모터가 모든 제어를 담당하는 방식과 서보모터의 제어 방식에 작동 기를 추가시켜 병행 제어하는 다입출력 방식으로 구별하여 수행하였다.
Robots utilized in the field of welfare or agriculture should be light in weight and flexible in structure. A pneumatic actuator has properties such that it is more powerful compared with a motor of same weight, and that it is flexible, clean and unexplosive. In this paper we propose a new structure of the pneumatic actuator with two-degree-of-freedom. By using proposed pneumatic actuators, we can easily construct multi-degree-of-freedom pneumatic manipulators. Here we constructed a fourteen-degree-of-freedom pneumatic dual manipulator. The performance of the dual manipulators is confirmed through experiments for ball-handling with impedance control. In the experiments several control schemes, including the decentralized control and the simple adaptive control (SAC), were used. The results show that a flexibility of the pneumatic actuator is appropriate to accomplish the coordinative motion of the right and left arms of the robot.
An analytical and experimental investigation is made to the dynamic responese of a cantilever with a tip mass that models some of the basic phenomena involved in the response of a flexible manipulator with a tip mass on its free end under the given rotating motion. The system equation is derived from the Hamilton's principle on the basis of the Euler-Bernoulli hypothesis and an approximate solution is obtained from model analysis using Galerkin's method for the vibation response of the system subjected to a sudden stop after an impulsive rotation. Experiment was performed to verify the validity of the theoretical analysis. Results are given for the vibration amplitude of the free end with respect to tip mass ratio, non-dimensionalized rotating velocity, rotating angle and non- dimensionalized hub length. The rotating condition to minimize the vibration amplitude of the free end can be determined for the given basic paramenters.
Kim, Hee-Jin;Kim, Dong-Ho;Jang, Gi-Won;Gu, Byeong-Hwa;Han, Sung-Hyun
한국산업융합학회 논문집
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제24권4_1호
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pp.397-409
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2021
This study proposes a new approach to implimentation of robust control and torque control response analysis based on monitoring simulator for smart factory. According to the physical properties of a flexible manipulator, a two time-scale approach, namely, singular perturbation ap proach, is further utilized for thorough analysis and general controller design. It is shown that asymptotic motional tracking can be effectively achieved, whereas the force regulation errors can be made arbitrarily small. For demonstration of the proposed technology performance, experiments of a eight joint flexible manipulator are performed for the proposed control method, and the reliability of proposed control results are illustrated based on monitoring simulator.
본 논문에서는 링크가 가볍고 유연한 로보트 매니퓰레이터에 대해 손의 끝점을 측정하여 기준 궤적을 추종하기 위한 자기 동조 제어기를 제안하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안된 알고리듬의 성능을 입증하였다. 제어 대상으로 2개의 링크를 갖는 유연성 로보트 매니퓰레이터를 설정하고, 모델의 구성은 중력 작용이 포함된 가정 모드 형태 방법을 사용하여, 각 링크의 전동 모드를 2가지로 채택하여 동력학 방정식을 유도하였으며, 제어기는 공칭 토크를 가하는 동적 전향 보상기와 교정 토크를 가하는 자기 동조 궤환 제어기를 결합시킨 합성 제어기로 구성하였다.
Recently, the robot control systems are required to be more flexible and intelligent in order to execute more complex and delicate tasks. As an approach to such system, a PC-based robot control system is presented in this paper. The axis controllers are independently designed for each joint of robot manipulator and are supervised by a personal computer. Therefore, the almost system program including the control algorithm can be easily developed and modified in the PC's environment. This proposed control system was successfully applied to 4 axis SCARA-type robot and the associated S/W modules were developed. We can construct sensory robot systems by simply connecting the sensing devices to the PC and the study on this now being progressed.
This paper presents a technique to control a very flexible robot moving in a vertical plane. The flexible robot is modeled as an Euler-Bernoulli beam. Elastic deformation is approximated using the assmed modes method. A comparison function which satisfies all geometric and natural boundary conditions of a cantilever beam with an end mass is used as an assumed mode shape. Lagrange's equation is utilized for the development of a discretized model. A control algorithm is developed using a simple PID cnotrol tech- nique. The proportional, integral and deivative control gains are determined based on the dominant pole placement method and tuned to show no overshoot and no steady state error, and short settling time. The effectiveness of the developed control scheme is showed in the hub angular diaplacement control experiment. Three different end masses are uned in the experiment. The experimental results show that developed control algorithm is very effective showing little overshoot, no steady state error, and less than 2.5 second settl- ing time in case of having an end mass which is equivalent to 45% of the manipulator mass. Also the experimental results show that the residual vibration fo the end point is effectively controlled.
This paper presents a technique to control a robot which has a flexible manipulator moving in a vertical plane. The flexible manipulator is modeled as an Euler-Bernoulli beam. Elastic deformation is represented using the assumed modes method. A comparison function which satisfies all geometric and natural boundary conditions of a cantilever beam with an end mass is used as an assumed mode shape. Lagrange's equation is utilized for the development of a discretized model. A control algorithm is developed using a simple PID control technique. The proportional, integral and derivative control gains are determined based on the dominant pole placement method and tuned to show no overshoot and having a short settling time. The effectiveness of the developed control scheme is showed experimentally. In the position control experiment, three different end masses are used. The experimental results shows little overshoot, no steady state error, and less than 2.5 second settling time in case of having an end mass which is equivalent to 45% of the total system weight. Also the residual vibration of the end point is effectively controlled.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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