This paper concerns an articulated space robot with flexible links. The equations of its motion are derived by means of the Lagrangian mechanics. Assuming that magnitude of elastic motions are relatively small, the perturbation approach is taken to separate the original equations of motion into linear and nonlinear equations. Th effect the desired payload motion, open loop control inputs are first determined based on the nonlinear equations. One the other hand, in order to reduce the positional errors during the maneuver, vibration suppression is actively done with a feedforward control for disturbance cancellation to some extent. Additionally, for performance robustness against residual disturbance, an LQ control modified to have a prescribed degree of stability is applied based on the linear equations. Measurement equations are formulated to be used for the maximum likelihood estimator to reconstruct states from the original robot equations of motion. Finally, numerical simulations show effectiveness of the proposed control design scheme.
This paper concerns a SCARA robot with the flexible forearm linked to the rigid upper arm. The equations of motion are derived by the Lagrangian mechanics. For controller design, the perturbation approach is taken to separate the original equations of motion into linear equations describing small perturbed motions and nonlinear equations describing purely rigid motion of the robot. To effect the desired payload motion, open loop control inputs are determined based on the inverse dynamics of the latter. In order to reduce the positional error during maneuver, an active vibration suppression is done. To this end, a feedback control is designed for robustness against disturbance on the basis of the linear equations and the LQR theory modified to have a prescribed degree of stability. The proposed control scheme shows satisfactory performances in experiments as well as in numerical simulations.
This paper proposes a V-shaped Lyapunov function approach for the model-based control of flexible-joint robots, in which a new model-based nonlinear control scheme is designed based on a V-shaped Lyapunov function. The proposed control guarantees global asymptotic stability for link trajectory control while keeping all internal signals bounded. Since joint flexibility is used as a control parameter, the proposed control is not restricted by the degree of joint flexibility and be applied to flexibility-joint, partly-flexibility, or rigid-joint robots without modification. the effectiveness of the proposed control has been by computer simulation.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.4
no.4
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pp.495-505
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2006
A class of robust control for flexible joint manipulators with nonlinearity mismatched uncertainty is designed based on Lyapunov approach. The uncertainties are unknown but their values are within certain prescribed sets. No statistic information of the uncertainties is imposed. The control which utilizes state transformation via virtual control is proposed. The resulting robust control guarantees practical stability for the transformed system and later the stability for the original system is proved. The designed robust control is implemented by experiments in a 2-link flexible joint manipulator.
This paper concerns a SCARA type robot with the second arm flexible. Its equations of motion are derived by the Lagrangian mechanics. For controller design, the perturbation approach is taken to separate the original equations of motion into linear equations describing small perturbed motions and nonlinear equations describing purely rigid motion of the robot. To effect the desired payload motion, open loop control inputs are first determined based on the inverse dynamics of the latter. Next, in order to reduce the positional error during maneuver, an active vibration suppression is done. To this end, a feedback control is designed for robustness against disturbance on the basis of the linear equations and the LQR theory modified with a prescribed degree of stability. The numerical simulations results show the satisfactory control performance.
In this paper, the new type biped walking robot which is composed of the minimum number or links just for walking and its appropriate gaits are proposed. The proposed new gaits for this robot are four-crossing, crawling, standing and turning gait. In designing the biped robot we propose the Performance Index which means the needed torque per a moving distance and generate foot trajectories by $3^{rd}$ order spline Interpolation. Among those, numerically we find the optimal conditions which minimize the Performance Index. Dynamically stable walking of the biped robot is realized by satisfying the stability condition of ZMP(zero moment point), which is related to maintaining the ZMP within the region of the supporting foot during the s1n91e leg support phase. We determine the region of mass center from the stability condition of ZMP and plan references which track the mass conte. trajectory of constant velocity. Finally we implement the gaits statically tracking the planned trajectories using PD control method.
Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.1
no.1
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pp.153-176
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1996
The new field of learning control devleops controllers that learn to improve their performance at executing a given task, based on experience performing this task. the simplest forms of learning control are based on the same concepts as integral control, but operating in the domain of the repetitions of the task. This paper studies the use of such controllers ina decentralized system, such as a robot with the controller for each link acting independently. The basic result of the paper is to show that stability of the learning controllers for all subsystems when the coupling between subsystems is turned off, assures stability of the decentralized learning in the coupled system, provided that the sample time in the digital learning controller is sufficiently short.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.9
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pp.786-795
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2000
In this paper, a new impedance force control method for deburring and polishing process is proposed. The proposed method is robust to deal with unknown environment stiffness as unknown well as environment location. An adaptive technique is used to minimize the force error occurred due to unknown environment surface profile. A robust position control algorithm based on time-delayed information is used to cancel out uncertainties in robot dynamics. A three link robot manipulator is used to demonstrate performances of the proposed control on deburring and polishing tasks. Stability analysis for the adaptive control is presented and its results are confirmed by simulations.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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1993.06a
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pp.1207-1210
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1993
There is an opinion of regarding a simple fuzzy logic controller as a kind of Variable Structure Controller in recent years. The opinion may provide an analytical basis which describes the robustness to uncertainty and the stability of a fuzzy logic controller. So in this paper, a fuzzy logic controller based on the Variable Structure System with is designed for a robot manipulator which is a class of complex, nonlinear system with uncertainty. Fuzzy control rules, membership shape of the I/O variables of the fuzzy logic controller are designed for guaranteeing the stability of an overall control system. From a computer simulation of dynamic control of a two link robot manipulator, the design procedure of the fuzzy logic controller is validated.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.50
no.1
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pp.38-44
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2001
This paper investigates the direct adaptive control of nonlinear systems using RBFN(radial basis function networks). The structure of the controller consists of a fixed PD controller and a RBFN controller in parallel. An adaptation law for the parameters of RBFN is developed based on the Lyapunov stability theory to guarantee the stability of the overall control system. The filtered tracking error between the system output and the desired output is shown to be UUB(uniformly ultimately bounded). To evaluate the performance of the controller, the proposed method is applied to the trajectory contro of the two-link manipulator.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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