An industrial robot needs a simple and robust control algorithm obtaining high precision control performance in spite of disturbance and parameter's change. In this paper, for solving this problem, a new sliding mode control algorithm is proposed and applied to the trajectory control of a SCARA type robot. The proposed algorithm has diminished the chattering occurring in sliding mode by setting a dead band along the switching line on the phase plane. It shows that we can easily obtain a simple switching control input satisfying sliding mode in spite of regarding nonlinear terms of a manipulator and servo system as disturbance. A guideline for selection of dead-band width is determined by optimal value of cost function presenting magnitudes of chattering and error. By this algorithm, we can expect the high performance of the trajectory tracking of an industrial robot which needs a robust and simple algorithm.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제3권1호
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pp.58-65
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2001
This paper proposes a self tuning fuzzy inference method by the genetic algorithm in the fuzzy-sliding mode control for a robot. Using this method, the number of inference rules and the shape of membership functions are optimized without an expert in robotics. The fuzzy outputs of the consequent part are updated by the gradient descent method. And, it is guaranteed that he selected solution become the global optimal solution by optimizing the Akaikes information criterion expressing the quality of the inference rules. The trajectory tracking simulation and experiment of the polishing robot show that the optimal fuzzy inference rules are automatically selected by the genetic algorithm and the proposed fuzzy-sliding mode controller provides reliable tracking performance during the polishing process.
Kim, Byeongil;Washington, Gregory N.;Yoon, Hwan-Sik
Smart Structures and Systems
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제11권6호
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pp.623-635
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2013
This paper investigates application of a control algorithm called model predictive sliding mode control (MPSMC) to active vibration suppression of a cantilevered aluminum beam. MPSMC is a relatively new control algorithm where model predictive control is employed to enhance sliding mode control by enforcing the system to reach the sliding surface in an optimal manner. In previous studies, it was shown that MPSMC can be applied to reduce hysteretic effects of piezoelectric actuators in dynamic displacement tracking applications. In the current study, a cantilevered beam with unknown mass distribution is selected as an experimental test bed in order to verify the robustness of MPSMC in active vibration control applications. Experimental results show that MPSMC can reduce vibration of an aluminum cantilevered beam at least by 29% regardless of modified mass distribution.
This paper presents an approach to nonlinear engine idle controller and intake manifold absolute pressure(MAP) observer based on mean torque production model. A stable engine idle speed is important in that the unstable engine Idle mode can make engine to drooping or stall state. A sliding fuzzy controller has been designed to control engine idle speed under load disturbance. A sliding observer is also developed to estimate the intake manifold absolute pressure and compared with the actual MAP sensor value. The sliding mode observer has shown good robustness and good tracking performance. The inputs of sliding fuzzy controller are the errors of rpm and MAP. The output is a duty cycle(DC) for driving a idle speed control valve(ISCV).
In this paper, a novel sliding surface is proposed by defining a novel virtual state. This sliding surface has nominal dynamics of an original system and makes it possible that the sliding mode control(SMC) technique is used with the various types of controllers. Its design is based on the augmented system whose dynamics have a higher order than that of the original system. The reaching phase is removed by using an initial virtual state which makes the initial sliding function equal to zero.
A new Fuzzy sliding mode controller is proposed to improve the cornering performance of the four wheel hybrid vehicles. The Fuzzy sliding mode control is applied for the control of rear motor and EHB (Electro-Hydraulic Brake) to improve the cornering performance. The modeling of the automobile is simplified that each of the two wheels is modeled as two degrees of freedom object and the friction coefficient between the wheel and the ground is assumed to be constant. The output of the Fuzzy sliding mode algorithm is the direct yaw moment for the rear wheels, which compensates for the slip angle. Through the simulations using ADAMS and MATLAB Simulink, the cornering performance of the proposed algorithm is compared to the conventional PID to show the superiority of the proposed algorithm. In the simulation experiments, the J-Turn and single lane change are used for each of the Fuzzy sliding mode algorithm and PID controller with the optimal gains which are tuned empirically.
A discrete sliding mode control (SMC) method based on hybrid model of neural network and nominal model is proposed to reduce the vibration of flexible structures, which is a robust active controller developed by using a sliding manifold approach. Since the thick boundary layer will reduce the virtue of SMC, the multilayer feed-forward neural network is adopted to model the uncertainty part. The neural network is trained by Levenberg-Marquardt backpropagation. The design objective of the sliding mode surface is based on the quadratic optimal cost function. In course of running, the input signal of SMC come from the hybrid model of the nominal model and the neural network. The simulation shows that the proposed control scheme is very effective for large uncertainty systems.
A new design of the sliding mode control is proposed for the uncertain linear time-varying second order system. The proposed control drives system states to the target point in the minimum time with specified ranges of parametric uncertainties and disturbances. One of the advantages of the proposed control scheme is that the control inputs do not go beyond saturation limits of the actuators. The other advantage is that the minimum arrival time and the acceleration of the second order actuators system can be estimated with given parametric bounds and can be expressed in the closed from; conversely, the designer can select actuators based on the condition of the minimum arrival time to the target point. The superior performance of the proposed control scheme to other sliding mode controllers is validated by computer simulations.
본 연구는 불확실성이 존재하는 다이나믹 시스템을 고 강인성 및 성능 사전 결정 제어를 하기 위하여 적분 최적 가변구조 시스템을 설계한다. 제안된 제어기에서는 적분 슬라이딩 면을 이용 리칭 문제를 완전히 제거하여 시스템이 초기 값에서부터 바로 슬라이딩하여 외란과 불확실성에 무관하게 사전에 결정된 슬라이딩 면을 슬라이딩 모드 상태로 추종하므로 고 강인성 제어가 이루어진다. 적분 슬라이딩 면이 정의하는 이상 슬라이딩 동특성을 상태방정식 형으로 얻고, 고급 최적 제어 이론을 통하여 최적 의미로 설계한다. 이는 바로 슬라이딩 면과 등가 제어입력의 설계가 된다. 사전에 선정된 슬라이딩 면 위에 슬라이딩 모드를 발생할 제어입력을 설계하였다. 그 결과 외란과 불확정성에도 불구하고 주어진 초기 값에서부터 원점까지 전체 슬라이딩 출력이 완전하게 보장받는다. 더구나 기존의 최적 VSS에서는 설계 성능의 강인성을 보장받기 어려운데 반하여, 제안된 IOVSS에서는 실제 출력의 예측과 사전 결정이 가능하다. 예제를 들어 제안된 알고리듬의 성능을 검진한다.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제3권4호
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pp.43-53
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2002
Polishing a die that has free-form surfaces is a time-consuming and tedious job, and requires a considerable amount of high-precision skill. In order to reduce the polishing time and cope with the shortage of skilled workers, a user-friendly automatic polishing system was developed. The polishing system is composed of two subsystems, a three-axis machining center and a two-axis polishing robot. The system has five degrees of freedom and is able to keep the polishing tool in a position normal to the die surface during operation. A sliding mode control algorithm with velocity compensation was proposed to reduce tracking errors. Trajectory tracking experiments showed that the tracking error can be reduced prominently by the proposed sliding mode control compared to a PD (proportional derivative) control. To evaluate the polishing performance of the polishing system and to and the optimal polishing conditions, the polishing experiments were conducted.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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