We consider inertial navigation system (INS) sensor redundancy and propose a method which uses singular value decomposition to detect and isolate faults when even two sensors have faults simultaneously. When redundant sensor configuration is given, such as symmetric configuration in INS, the range space and null space of configuration matrix are determined. We use null space of configuration matrix and define 21 reference fault vectors which include 6 one-fault vectors and 15 two-fault vectors. Measurements are projected into null space of measurement matrix and compared with 21 normalized reference fault vectors, which determines fault detection and isolation.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.12
no.5
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pp.497-504
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2006
This paper presents a new technique that derives the dynamic acceleration bounds of multiple cooperating robot systems from given individual torque limits of robots. A set of linear algebraic homogeneous equation is derived from the dynamic equations of multiple robots with friction contacts. The mobility of the robot system is analyzed by the decomposition of the null space of the linear algebraic equation. The acceleration bounds of multiple robot systems are obtained from the joint torque constraints of robots by the medium of the decomposed null space. As the joint constraints of the robots are given in the infinite norm sense, the resultant acceleration bounds of the systems are described as polytopes. Several case studies are presented to validate the proposed method in this paper.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics B
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v.33B
no.11
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pp.11-21
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1996
Robot manipulators constituing multi-robot system must exert the desired motion force on an object to preserve tghe fine motion of it. The forces exerte on an object by the end-effectors of multi-inducing force and the internal force. Here, motion-inducing force effects the motion of an object, but internal force as lies in the null space of an object coordinate can't effect it. The motion of an object can't track exactly the desired motion by the effect of an object, but internal force as lies in the null space of the effect of internal force component, therefore internal force component must be considered. In this paper, first, under assumption that we can estimate exactly the parameter of dynamics, we constitute paper, first, under assumption that we can estimate exactly the parameter of dynamics, we constitute the controller concerning internal force. And we obtain the internal force as projecting force sensor readings onto the space spanned by null basis set of jacobian matrix. Using the resolved acceleration control method and the fact that internal force lies in the null space of jacobian matrix, we construct the robust control law to preserve the robustness with respect to the uncertainty of mainpulator parameters.
For kinematically redundant manipulators, conventional dynamic control methods of local torque optimization showed the instability which resulted in physically unachievable torque requirements. In order to guarantee stability of the null space vector method which resolves redundancy at the acceleration level, Maciejewski[1] analyzed the kinetic behavior of homogeneous solution component and proposed the condition to identify regions of stability and instability for this method. 'In this paper, a modified null space vector method is first presented based on the Maciejewski's condition which is a function of a manipulator's configuration. Secondly, a new control method which is based on the concept of aspects is proposed. It was shown by computer simulations that the modified null space vector method and the proposed method have a common property that a preferred aspect is preserved during the execution of a task. It was also illustrated that both methods demonstrate a drastic reduction of torque loadings at the joints in the tracking motion of a long trajectory when compared with the null space vector method, and thus guarantee the stability of joint torque.
An impedance control approach based on an extended task space formulation is addressed to control the kinematically redundant manipulators. Defining a weighted inner product in joint space, a minimal parametrization of the null space can be achieved and we can visualize the null space motion explicitly. Based on this formulation, we propose a control method called inertially decoupled impedance controller to control the motion of the end-effector as well as the internal motion expanding the conventional impedance control. Some numerical simulations are given to demonstrate the performance of the proposed control method.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.12
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pp.3253-3269
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1994
In this paper a new concept, named the Extended Operational Space Formulation, has been proposed for the effective analysis and real-time control of the robot manipulators with kinematic redundancy. The extended operational space consists of operational space and optimal null space. The operational space is used to describe robot end-effector motion; whereas the optimal null space, defined as the target space of the self motion manifold, is used to express the self motion for the secondary tasks. Based upon the proposed formulation, the kinematics, statics, and dynamics of redundant robots have been analyzed, and an efficient control algorithm has been proposed. Using this algorithm, one can optimize a performance measure while tracking a desired end-effector trajectory with a better computational efficiency than the conventional methods. The effective ness of the proposed method has been demonstrated with simulations.
Internal Force based control of dual redundant manipulator is proposed. One is resolved acceleration type control in the decoupled joint space which includes null motion space and the other is in the impedance control fashion in which the desired impedances are decoupled in three subspace, internal motion controlled space, orthogonal to that space, and the null motion controlled space. The internal force is formulated with its basis set meaningful. The object dynamics is also briefly evolved beforehand.
This paper presents an impact control algorithm for reducing the potentially damaging effects by interation of redundant manipulators with their environments. In the. proposed control algorithm, the redundancy is resolved at the torque level by locally minimizing joint torque, subject to tire operational space dynamic formulation which maps tire joint torque set into the operational forces. For a given pre-impact velocity of the manipulator, the proposed approach is on generating joint space trajectories throughout the motion near the contact which instantaneously minimize the impulsive force which is a scalar function of manipulator's configurations. This is done by using the null space dynamics which does not affect the motion of an end-effector. The comparative evaluation of the proposed algorithm with a local torque optimization algorithm without reducing impact is performed by computer simulation. The simulation results illustrate the effectiveness of the algorithm in reducing both the effects of impact and large torque requirements.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.45
no.3
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pp.407-414
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1996
In this paper we consider the variable structure control for a class of discrete-time uncertain multivariable systems where the nominal system is linear. Discrete-time switching dynamics are introduced so that a new type of state trajectories called sliding mode may exist on the sliding surface by state feedback. The quantitative analysis for the matched uncertainties will show that every response of the system with the proposed switching dynamics is bounded within small neighborhoods of the state-space origin. Also, by the similarity transformation it will be shown that the eigenvalues of the closed-loop systems are composed of those of the subsystems which govern the range-space dynamics and null-space dynamics. It will be also shown that ideal sliding mode can be obtained in the absence of uncertainties due to one-step attraction to the sliding surface regardless of initial position of states. (author). 12 refs., 2 figs.
For linear time-varying control systems with constrained control described by both differential and discrete-time equations in Banach spaces was give necessary and sufficient conditions for exact global null-controllability. We then show that for such systems, complete stabilizability implies exact null-controllability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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