This paper presents a new stable composite control law for the flexible joint robot manipulators, which incorporate the additional stabilizing control law with sliding property. The singularly perturbated models include inertia moments functions of the deformations of actuator. The newly defined fast controller variable is computed from the corrected reduced-order model without additional computational loads. The simulations for 2 DOF flexible joint manipulator show that the proposed schemes are more stable than conventional one, and especially effective for the manipulator with high joint-flexibilities.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.21
no.3
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pp.643-650
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2017
The control of flexible joint robot is getting more attentions because its applications are more frequently used for robot systems in these days. This paper proposes a robust impedance controller for the flexible joint robot by using integral sliding mode control and backstepping control. The sliding mode control decouple disturbances completely but requires matching condition for disturbances. The dynamic model of flexible joint robot is divided into motor side and link side and the disturbance of the link side does not satisfy matching condition and cannot be decoupled directly by the actual input in the motor side. To overcome this difficulty, backstepping control technique is used with sliding mode control. The mismatched disturbance in the link side is changed into matched one in the respect to virtual control input which is the state controlled by actual input in the motor side. Integral sliding mode control is used to preserve the impedance control performance and the improved robustness at the same time.
This paper presents an nonlinear observer scheme for flexible joint robot manipulators. This nonlinear observer scheme is based on the sliding mode method. Sliding controllers have recently been shown to feature excellent robustness and performance properties for specific classes of nonlinear tracking problems. Dynamic equations of flexible joint robot manipulators are derived from the Euler-Lagrange equations by forming the corresponding Lagrangian. Simulation results are presented to show the validness of the proposed nonlinear observer scheme.
This paper presents a GA-fuzzy $P^2ID$ control system for the flexible-joint robot arm. This controller is designed based on the parameter adjustment using fuzzy logic and genetic algorithms. According to the simulations, the better performance has been achieved acquired that the robot moved smoothly and met its required objectives. The results of comparison between 8 parameters and 10 parameters can be conclusion that the 10 parameters have setting time little than 8 parameters. In usability can be use 8 or 10 parameters these one.
This paper proposes a robust back-stepping control with polynomial-type PD input for flexible joint robot manipulators to overcome parameter uncertainty. In the first step, a fictitious control is designed with polynomial-type PD input for the rigid link dynamic by the H-infinity control method. In second and third steps, the other fictitious control and real control are designed using saturation control and polynomial-type PD input based on the Lyapunov's second method. In each step, the designed robust inputs satisfy the L2-gain, which is equal to or less than gamma in the closed loop system. In contrast with the previous researches, the proposed method proves performance relations with PD gain from the robust gain. The performance robustness of the proposed control is verified through a 2-DOF robot manipulator with joint flexibility.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.17
no.2
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pp.385-392
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1993
This paper presents a new stable composite control law for the flexible joint robot manipulators, which incorporate an additional stabilizing control law with the sliding property. The singularly perturbated models in this paper include inertia moments which are functions or the deformations of actuators as well as link positions. The values of renewedly defined fast controller variables are computer from the corrected reduced-order model without additional computational loads. Proposed schemes are compared with the conventional one. The simulations for 2 DOF flexible joint manipulator show that the proposed schemes are more stable than the conventional scheme, and especially effective for the manipulator with high joint-flexibilities.
In order to not only perform as a extreme model under the severe operating condition but also acquire more diverse and advanced control capability utilizing high compliance, active vibration control of a flexible 2-link robot manipulator are investigated. Multi variable-structured frequency shaped optimal sliding mode is proposed for the flexible robot manipulator like control system, whose control variables, an angular motion of joint and vibration of flexible link, have to be controlled simultaneously by one control torque at a driving joint. The control system is divided into two subsystems, a control input related subsystem and an added subsystem. The proposed sliding mode, composed of multi control variables, makes optimized relation between subsystems and a individual control input, thus, the sliding mode controller can compensate whole dynamics of each subsystems simultaneously. And the possibility and effectiveness are verified by vibration control of a manipulator having two flexible links. Simulation and experiment results show that the proposed control scheme achieves the purpose effectively.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.14
no.9
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pp.886-892
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2008
In this paper, a closed-loop observer to extract the center of mass (CoM) of a bipedal robot is suggested. Comparing with the simple conversion method of just using joint angle measurements, it enables to get more reliable estimates by fusing both joint angle measurements and F/T sensor outputs at ankle joints. First, a nonlinear-type observer is constructed to estimate the flexible rotational motion of the biped in the extended Kalman filter framework. It adopts the flexible inverted pendulum model which is appropriate to address the flexible motion of bipeds, specifically in the single support phase. The predicted estimates of CoM in terms of the flexible motion observer are combined with measurements (that is, output of the CoM conversion equation with joint angles). Then, we have final CoM estimates depending on the weighting values which penalize the flexible motion model and the CoM conversion equation. Simulation results show the effectiveness of the proposed algorithm.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.1
no.1
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pp.29-34
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2001
This paper is devoted to investigating direct adaptive neural control of nonlinear systems with uncertain or unknown dynamic models. In the direct adaptive neural networks control area, theoretical issues of the existing backpropagation-based adaptive neural networks control schemes. The major contribution is proposing the variable index control approach, which is of great significance in the control field, and applying it to derive new stable robust adaptive neural network control schemes. This new schemes possess inherent robustness to system model uncertainty, which is not required to satisfy any matching condition. To demonstrate the feasibility of the proposed leaning algorithms and direct adaptive neural networks control schemes, intensive computer simulations were conducted based on the flexible joint robot systems and functions.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.12
no.4
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pp.371-379
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2006
Increasing requirements for the high quality of industrial robot performance made the vibration control issue very important because the vibration makes it difficult to achieve quick response of robot motion and may bring mechanical damage to the robot. This paper presents a vibration control solution for industrial robots which have flexible joints. The joint flexibility is modeled as a two-mass system. And we analyze the vibration problem of a classical P-PI controller when it used for the flexible joints of industrial robots. Then a state feedback controller is designed for vibration suppression of the two-mass system. Finally, a gain-scheduling method is designed for maintaining control performance in spite of the time-varying nature of each joint's load side inertia. Simulation and experimental results show effective vibration suppression and uniform properties in overshoot in spite of the variation of load. The result of this study can be applied to the appropriate gain manipulation of many other mechatronic devices which have the two-mass system with varying load side inertia.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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