Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.12
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pp.174-181
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2004
Ultra precision positioning mechanism has widely been used on semiconductor manufacturing equipments, optical spectrum analyzer and cell manipulations. Ultra precision positioning mechanism is consisted of several actuators, sensors, guides and control systems. Its efficiency depends on each performance of components. The object of this study is to design, analysis and manufacture all of the inchworm linear motor system, which is one of the equipments embodied in ultra precision positioning mechanism. Inchworm linear motor system is consisted of a controller system and an inchworm linear motor, and its driving form is similar to a motion of spanworm. A design and manufacture of inchworm linear motor, which is consisted of three PZT actuators, a rod, two columns and a guide plate, are performed. Minimizing the von-Mises stress of the hinge using Taguchi method and simulation by FEM software optimizes the structural design in a column of flexure hinge. The designed columns and guide plates are manufactured by a W-EDM and NC-milling. A controller system, which is an apparatus to drive inchworm linear motor, can easily adjust driving conditions by varying resonance frequency and input-output voltage of actuators and amplifiers. The performance of manufactured inchworm linear motor system is verified and valuated. In the future, inchworm linear motor system will be used to make a more precision positioning by reinforcing a sensor and feedback system.
Dynamic stability of a flying structure undertaking constant and pulsating axial forces is investigated in this paper. The equations of motion of the structure, which is idealized as a free-free beam, are derived by using the hybrid variable method and the assumed mode method. The structural system includes a directional control unit to obtain the directional stability. The analysis model presented in this paper considers the nonlinear effect due to rigid body motion of the beam. Dynamic stability of the system is influenced by the nonlinear effect. In order to examine the nonlinear effect, first the unstable regions of the linear system are obtained by using the method based upon Floquet's theory, and dynamic responses of the nonlinear system in the unstable region are obtained by using direct time integration method. Dynamic stability of the nonlinear system is determined by the obtained dynamic responses.
Park, Hyun-Raek;Kim, Bong-Keun;Shh, Il-Hong;Chung, Wan-Kyun
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.9
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pp.768-776
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2000
A robust high-speed motion controller is proposed. The proposed controller consists of the proximate time optimal servomechai는 (PTOD) for high-speed motion, disturbance observer (DOB) for robustness, friction compensator, and saturation handling element, In the proposed controller, DOB basically provides the chance to apply PTOS to non-double integrator systems by drastically reducing disturbances as well as unwanted signals due to difference between real system and the double integrator model. But, in DOB-based systems, if control input is saturated due to control input PTOS and/or DOB, overall system stability cannot be guaranteed. To solve this problem, ribust stability, when the control input is saturated. Eventually, a simple saturation handling element is inserted to maintain internal stability of overall system. Also, we explain the our two saturation handling methods, Additional Saturation Element (ASE_ and Self Adjusting Saturation (SAS), are the equivalent solutions of the saturation problem to maintain internal stability. The stability and performance of the proposed controller are verified through numerical simulations and experiments using a precision linear motor system.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1995.04a
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pp.110-115
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1995
In this paper, the problem of non-linear torsional oscillation of a system incorporating a Hooke's joint is studied. Classical perturbation methods including higher order averaging and bifurcation theory are adopted for analysis. The equation of motion derived by Porter[1] is presented and the type of the system is identified. It has been found that two important cases deserve extensive study. Method of higher order averaging which is a main research tool in this study is introduced briefly. The averaged equations are studied analyticallyand numerically and the method of averaging has been found to be effective to study complex non-linear system.
This paper deals with the impedance modeling and frequency response of moving-magnet linear actuator considering mass/spring system. By expressing mechanical components as electrical components such as impedance from the motion equation, this paper investigates not only the variation of system impedance according to system parameters such as moving mass, thrust constant, the coefficient of elasticity for spring and damping coefficient but also the variation of power vs. frequency for moving-magnet linear actuator with spring.
An Independent Administrative Corporation Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC) is developing light-and-small Autonomous Underwater Vehicles (AUV)$^{1)}$, named 'MR-X1' (Marine Robot Experimental 1), which can cruise, investigate and observe by itself without human's help. In this paper, we consider the motion control problem of 'MR-X1' and derive a controller. Since the dynamic property of 'MR-X1' is changed by the influence of the speed, the mathematical model of 'MR-X1' becomes the nonlinear model. In order to design a controller for 'MR-X1', we generally apply nonlinear control theories or linear control theories with some constant speed situation. If we design a controller by applying Linear Quadratic (LQ) optimal control theory, the obtained controller only compensates t e optimality at the designed speed situation, and does not compensate the stability at another speed situations. This paper proposes a controller design method using Linear Matrix Inequalities (LMIs)$^{2),3),4)}$, which can adapt the speed variation of 'MR-X1'. And examples of numerical analysis using our designed controller are shown.
Background: Passive straight leg raising (PSLR) is the common clinical test to measure of hamstring muscle length. Hip flexion angle contributes to change the lumbopelvic rotation during PSLR. Pressure biofeedback unit (PBU) is commonly used to detect lumbopelvic movement during lower limb movements. Thus, there may be the relationship between pressure of PBU and lumbopelvic motion during PSLR. Objects: The objective of this study was to determine the relationship between pressure of PBU and lumbopelvic motion during PSLR. Methods: Thirty two subjects participated in this study. A three-dimensional motion analysis system were used to measure the lumbopelvic angle during PSLR, while recording the pressure of PBU according to angle of PSLR by 10 degree increments. Pearson product moment correlations and linear regression analysis were used to describe the relationship between variables. Results: The results showed that there was a significant relationship between the lumbopelvic and angle of PSLR (Pearson's r=.83, p<.05), between the pressure of PBU and angle of PSLR (Pearson's r=.75, p<.05), and between lumbopelvic motion and pressure of PUB (Pearson's r=.83, p<.05). Linear regression equation using lumbopevic angle as an independent factor was as follows: Pressure of PBU = 47.35 + (2.55 ${\times}$ angle of lumbopelvic motion) ($R^2=.69$, p<.05). Conclusion: Results of the present study indicate that pressure of PBU can be used to indirectly detect the amounts of lumbobevic motion during muscle length test or stretching of hamstring.
The ship motion of large LNG ships affects ships' safety. The purpose of this study was to estimate the transfer function of roll motion among the hull motion of 153,000 m3 class LNG vessels. The ship motion transfer function was modeled using a Linear Time-Invarient system with single input, single output, and transfer function. The transfer function of the ship motion was estimated by the system identification method using single ocean wave as input of the model, and using the roll motion of the LNG ship obtained through ANSYS as the output of the model. The usefulness of the experimental results was evaluated using the precision and estimation rate of the model for cases wherein the different transfer function dimensions. Results of the experiment showed a precision at 99% and 98%, with estimation rate at 78% and 50%. From these results, we found the proposed method of estimating the transfer function of ship motion in this study reasonable. In the future, data of ship motion in actual sea conditions will be acquired and it will be applied to make the construction of models with multiple inputs and multiple outputs for practical use.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.17
no.3
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pp.174-181
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2014
Design procedure of LEG(Linear Electric Generator) is introduced by performing the time-domain analysis for the heaving motion of a floating buoy coupled with LEG. A vertical truncated buoy is selected as a point absorber and a double-sided Halbach array mover and cored slotless stator is adopted as a linear electric generator. LEG with a double-sided Halbach array mover and cored slotless stator is designed with the input data such as the heave motion velocity and wave exciting forces in time-domain. The validity of designed LEG is confirmed by performing generating-characteristic-analysis under the sinusoidal motion of a buoy, based on the numerical techniques such as FE(Finite Element) analysis. In particular, an ECM(Equivalent Circuit Method) is employed as the design tool for the prediction of generating characteristics under irregular wave conditions. Finally, we confirm that the ECM gives reasonable and fast results without sacrifice of accuracy.
A ship's rolling motion can make crew and passengers sick and/or apply forces to the structure that cause damage.. Therefore bilge keels are equipped in most ships for anti-rolling. In special cases, anti-rolling tanks (ARTs), fin stabilizers, or gyroscopes can be installed. However, ARTs require a large area to install, and fin stabilizers and gyroscopes are costly to install and expensive to operate. This paper suggests a Anti-rolling pendulum (ARP) to reduce roll motion. ARPs acts like ARTs. However, the ARP has a circular shaped guidance arc instead of the string or wire of a simple pendulum. The device suggested has about 1/ 8 the weight and 1/ 6 the volume of a ART and is more effective. This study derives the nonlinear and linear differential equations of system motion.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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