In this article, we investigate a robust friction compensation scheme for the purpose of accomplishing precision positioning performance a servo mechanical system with nonlinear dynamic friction. To estimate the friction state and tackle robustness problem for uncertainty, a RFNN and reconstructed error compensator as well as a robust friction state observer are developed. The asymptotic stability of the series of friction compensation methodologies are verified from the Lyapunov's stability theory. Some simulations and experiments on a servo mechanical system were carried out to evaluate the effectiveness of the proposed control scheme.
The effect of nonlinear friction in the low velocity is dominant in precise controlled mechanisms and it is difficult to identify the friction effect. The friction model which Canudas suggested so called, LuGre model is well expressed the friction effect as Streibeck in the law velocity. But it\`s model parameters were estimated continuously in operation for precise control. This paper suggests the sliding mode controller and observer for compensating the friction effect. Experimental results for a ball-screw system show that the proposed method has a good performance especially in the low velocity.
This paper presents the development of a new inchworm actuation system using the shearing deformation of the piezoelectric actuators. In this new actuation system, piezoelectric shearing/expanding actuators, an inertial mass and an advanced preload system are configured innovatively to generate the motion of an inertial mass. There are two modes in the new actuation system: (1) stick mode, and (2) clamp mode. In stick mode, the deformation of the piezoelectric shearing actuators drives an inertial mass by means of the friction force at their contact interface. On the other hand, in clamp mode, the piezoelectric expanding actuators provide the gripping force to an inertial mass and, as a result, eliminate its backward motion following the rapid backward deformation of the piezoelectric shearing actuators. To investigate the feasibility of the proposed new actuation system, the experimental system is built up, and the static performance evaluation and dynamic analysis are conducted. The open-loop performance of the linear motion of the proposed new actuation system is evaluated. In dynamic analysis, the mathematical model for the contact interface is established based on the LuGre friction model and the equivalent parameters are identified.
For precise tracking control of a servo system with nonlinear friction, a robust friction compensation scheme is presented in this paper. The nonlinear friction is difficult to identify the friction parameters exactly through experiments. Friction parameters can be also varied according to contact conditions such as the variation of temperature and lubrication. Thus, in order to overcome these problems and obtain the desired position tracking performance, a robust adaptive back-stepping control scheme with a dual friction observer is developed. In addition, to estimate lumped friction uncertainty due to modeling errors, a DEKF recurrent neural network and adaptive reconstructed error estimator are also developed. The feasibility of the proposed control scheme is verified through the experiment fur a ball-screw system.
로봇 시스템에 작용하는 마찰력은 비선형 형태이며 특히 저속에서의 정밀 제어를 어렵게 만든다. 본 논문에서는 로봇 연구에서 자주 활용되고 있는 벤치마크 로봇 시스템의 단축 모델에 대한 동적 마찰 보상 문제를 다룬다. 마찰 모델은 동적 특성 및 다양한 효과를 나타낼 수 있도록 비선형 동적 모델인 LuGre 모델을 고려한다. 본 논문에서 제안하는 제어기는 두 부분으로 구성된다. 동적 마찰의 추정 및 보상을 위해 Dual 관측기 기반의 적응 제어기를 사용한다. 마찰 추정 오차 및 나머지 외란을 보상하기 위해 PI 관측기를 추가로 설계한다. 모의실험을 통해 비선형 동적 마찰이 벤치마크 로봇 시스템의 제어 성능에 미치는 영향을 확인하고 제안된 제어기를 사용함으로써 동적 마찰에 대한 제어 성능이 향상됨을 보인다.
Friction phenomenon can be described as two parts which are pre-sliding and sliding regions. In motion of the sliding region, friction forces depend on the velocity of the system and are known as Coulomb, stick-slip, stribeck effect and viscous friction. The pre-sliding region, which is before breakaway, depends on the position of the system. The motion of friction in the sliding region can be described as the LuGre model. But the pre-sliding motion of friction, which has hysteresis characteristics in general, is not known widely. Therefore, an improved friction model, which can describe the motion of friction in the pre-sliding region, is proposed in this paper. And simulation and experimental results show the effectiveness of the proposed friction model for precise tracking control systems.
A robust positioning control system has been studied using a friction parameter observer and a recurrent fuzzy neural network based on the sliding model. To estimate a nonlinear friction parameters of the LuGre friction model, a dual friction model-based observer is introduced. In addition, an approximating method for a system uncertainty has been developed using a recurrent fuzzy neural network technique to improve positioning performance. Experimental results have been presented to validate the performance of a proposed intelligent compensation scheme.
한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.1
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pp.199-204
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2006
In this paper, we propose an adaptive control algorithm to improve the position accuracy and reduce the nonlinear friction effects for linear motion servo system. Especially, the considered system includes not only the variation of the mass of the mover but also the friction change by the normal force. To adapt to these problems, we designed the controller with the mass estimator and the compensator by observing the variation of normal force. Finally, the numerical simulation results are presented in order to show the effectiveness of the proposed method to improve the position accuracy compared to other control methods.
무선 캡슐 내시경은 소장 질환을 진단하는 등의 어려움을 해결하는 진화 의료 기기로서 중요한 역할을 했다. 그것은 제한된 크기와 기능 때문에 몇 가지 단점이 있다. 가장 큰 장애물은 자기 운동 장애에서 속도 문제를 제공할 수 없다는 점이다. 따라서, 인간의 소화 시스템의 특성을 간단히 내시경 역학의 정보를 얻기 위해, 특히 소장을 소개한다. 조건 추출을 확인하기 위해서 LuGre 모델이라는 새로운 동적 마찰 모델을 도입하고 명확하게 특성 및 모델의 사용을 얻기 위하여 분석한다. 캡슐 내시경의 실제 상황과 관련된 매개 변수의 고려하여 매트랩 시뮬링크는 모델을 작성하는 데 적용하고 기능을 발견 할 수있는 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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