In this paper, we introduce an adaptive control method to improve the position accuracy and reduce nonlinear friction effects for the linear motion servo system with the nonlinear friction. The considered system plant included not only the variation of the mass of mover but also the friction change by the normal force. We also designed an adaptive controller with the mass estimator and the compensator by observing the variation of normal force. The effectiveness and system performances for the proposed control method in this paper show to improve than other control methods through numerical simulations.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제33권5호
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pp.729-737
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2009
This paper introduces the machine tools feed system, which can be optimized the control's performance through simulation and the adjustment of the mechanical components. One method simulates the frequency response of the speed-loop with the design value using the MATLAB application, so that all of the interpolation axis can be equal to the response bandwidth, resulting in a high accuracy rate. The other method sees the mechanical component being adjusted by analyzing the results of various experiments. Lastly, this client's program is able to change the parameters that are related to the FFD, as well as the parameters in the friction compensation of the OPEN-CNC.
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%.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제5권5호
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pp.559-569
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2007
In this paper, the dynamic controller design problem of a redundant planar 2-dof parallel manipulator is studied. Using the Euler-Lagrange equation, we formulate the dynamic model of the parallel manipulator in the joint space and propose an augmented PD controller with forward dynamic compensation for the parallel manipulator. By formulating the controller in the joint space, we eliminate the complex computation of the Jacobian matrix of joint angles with end-effector coordinate. So with less computation, our controller is easier to implement, and a shorter sampling period can be achieved, which makes the controller more suitable for high-speed motion control. Furthermore, with the combination of static friction model and viscous friction model, the active joint friction of the parallel manipulator is studied and compensated in the controller. Based on the dynamic parameters of the parallel manipulator evaluated by direct measurement and identification, motion control experiments are implemented. With the experiments, the validity of the dynamic model is proved and the performance of the controller is evaluated. Experiment results show that, with forward dynamic compensation, the augmented PD controller can improve the tracking performance of the parallel manipulator over the simple PD controller.
Basic types of bilateral servo systems were described and practical consideration in the bilateral servo controller design was introduced. Power assistance to the operator is essential for high efficiency and accurate force reflection is necessary for dexterous manipulation. This paper shows a controller structure under development at KIMM which employs nonlinear friction compensation and memory based gravity compensation technique for efficiency and dexterity.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제4권5호
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pp.545-558
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2006
In this paper, PD-like visual servoing is modified in two ways: a sliding-mode observer is applied to estimate the joint velocities, and a RBF neural network is used to compensate the unknown gravity and friction. Based on Lyapunov method and input--to-state stability theory, we prove that PD-like visual servoing with the sliding mode observer and the neuro compensator is robust stable when the gain of the PD controller is bigger than the upper bounds of the uncertainties. Several simulations are presented to support the theory results.
In general mechanical servo systems, friction deteriorates the performance of controllers by its nonlinear characteristics. Especially, friction phenomenon causes steady-state tracking errors and limit cycles in position and velocity control systems, even though gains of controllers are tuned well in linear system model. Even if sensor is used higher accuracy level, it is difficult to improve tracking performance of the position to the same level with a general control method such as PID type. Therefore, many friction models were proposed and compensation methods have been researched actively. In this paper, we consider that the variation of mover's mass is various by loading and unloading. The normal force variation occurs by it and other parameters. Therefore, the proposed control system is composed of main position controller and a friction compensator. A parameter estimator for a nonlinear friction model is designed by adaptive control law and adaptive backstopping control method.
본 연구에서는, 50인치 이상 대형 텔레비전의 높낮이의 마찰을 줄이기 위한 요인 분석이 실시되었다. 첫째는 피스톤 로드의 정확한 위치 제어를 위한 관형 전단면 제어에 대한 것이다. 여기서 관형 오리피스 전단면과 미로형 오리피스 전단면이 비교되었다. 두 번째 연구는 가스 씰 립 기술에 의한 마찰력 줄이기가 시행되었다. 세 번째는 실린더의 체적의 보상을 위한 주변장치가 피스톤 로드의 체적을 압축함으로서 세부사양을 결정하고 체적 보상 실험을 수행하는 것이다. 이로 인한 연구 결과들은 다음과 같다. 첫째는 CAE 및 실험적 고려를 통한 관형과 미로형 사이의 오리피스 전단면에 있어서, 미로형 오리피스의 전단면이 마찰을 줄이는데 뛰어났다. 둘째는 가스 씰 립 기술에서, 중공 로드의 실험 결과에서 외경 20 mm, 내경 8 mm의 직경을 가지는 것이 30 킬로그램을 가정한 50인치 이상의 텔레비전에 가장 적합한 것으로 확인되었다. 셋째는 사양결정과 체적 보상 실험을 위한 체적 보상의 안전성 문제와 성능의 총체적 고려사항 결과 중공로드 외경 8 mm, 내경 4 mm와 리벳 시스템이 결정되었다. 마지막으로, 300 mm의 이동거리에서는 관형, 미로형 오리피스에 있어 직경 0.4~0.6의 오리피스에서는 미로형 오리피스가 발견되지 않았다.
We propose an adaptive nonlinear control algorithm for high precision tracking and stabilization of LOS(Line-of-Sight). The friction parameters of the LOS gimbal are estimated by off-line evolutionary strategy and the friction is compensated by estimated friction compensator. Especially, as the nonlinear control input in a small tracking error zone is enlarged by the nonlinear function, the steady state error is significantly reduced. The proposed algorithm is a direct adaptive control method based on the Lyapunov stability theory, and its convergence is guaranteed under the limited modeling error or torque disturbance. The performance of the pro-posed algorithm is verified by computer simulation on the LOS gimbal model of a moving vehicle.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제3권2호
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pp.111-116
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2001
A neural network compensator for stick-slip friction phenomena in meashartonics servo systems is practically proposed to supplement the traditionally available position and velocity control loops for precise motion control. The neural network compensa-tor plays the role of canceling the effect of nonlinear slipping friction force. It works robustly and effectively in a real control system. This enables the mechatronics servo systems to provide more precise control in the digital computer. It was confirmed that the con-trol accuracy is improved near zero velocity and points of changing the moving direction through numerical simulation. However, asymptotic property on the steady state error of the normal operation points is guaranteed by the integral term of traditional velocity loop controller.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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