The inverted pendulum is an unstable, nonlinear system exposed to disturbances and its system parameters change. This paper presents the Time Delay Control design of the inverted pendulum using robot minipulator. The results obtained from a simulations indicated a reference tracking of the system. This paper will implement, the time delay control of the inverted pendulum using a robot manipulator, It will be that the time delay can control the inverted pendulum using a manipulator.
In order to upgrade the seismic resistibility of structures and enhance the functionality of an isolator, a new base isolator called the multiple trench friction pendulum system (MTFPS) is proposed in this study. The proposed MTFPS isolator is composed of a trench concave surface and several intermediate sliding plates in two orthogonal directions. Mathematical formulations have been derived to examine the characteristics of the proposed MTFPS isolator possessing numerous intermediate sliding plates. By means of mathematical formulations which have been validated by experimental results of bidirectional ground shaking, it can be inferred that the natural period and damping effect of the MTFPS isolator with several intermediate sliding plates can be altered continually and controllably during earthquakes. Furthermore, results obtained from the component and shaking table tests demonstrate that the proposed isolator provides good protection to structures for prevention of damage from strong earthquakes.
The conventional method of structural seismic design was based on increasing structural capacity, which usually didn't reduce earthquake seismic effects. By changing the philosophy of structure design, technologies such as passive seismic control have been used in structures. So far, a large number of seismic isolation systems have been introduced to dissipate earthquake energy that is applied to a structure. These systems act against earthquakes rather than increasing the strength and capacity of the structure. In the present paper, a suspended column called a "pendulum column" is investigated, and a new idea has been considered to improve the performance of the pendulum column isolator by changing the gravity effect by adding a spring under the isolator system. The behavior of the studied isolator system has been researched. Then the isolator system was investigated under different earthquakes and compared with a common pendulum column isolator. The results show that changing the gravity effect has an effective role in the response of the system by reducing the system stiffness. Equations for the system showed that even in a special state, complete isolation is possible. Finally, the tested model verified the theory.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2012.05a
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pp.529-532
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2012
This paper presents the system modeling, analysis, and controller design and implementation with a inverted pendulum system in order to test robust algorithm for sweeping machine. The balancing of an inverted pendulum by moving pendulum robot like as 'segway' along a horizontal track is a classic problem in the area of control. This paper will describe two methods to swing a pendulum attached to a cart from an initial downwards position to an upright position and maintain that state. The results of real experiment show that the proposed control system has superior performance for following a reference command at certain initial conditions.
The performance of a wave energy converter (WEC) that uses the rolling motion of a partially submerged pendulum plate in front of a quay wall was analyzed. The wave exciting moment and hydrodynamic moment were obtained using a matched eigenfunction expansion method (MEEM) based on the linear potential theory, and then the roll motion response of a pendulum plate, time averaged extracted power, and efficiency were investigated. The optimal PTO damping coefficient was suggested to give the optimal extracted power. The peak value of the optimal extracted power occurs at the resonant frequency. The resonant peak and its width increase as the submergence depth of the pendulum plate decreases and thickness of the pendulum plate increases. An increase in the wave incidence angle reduces the efficiency of the wave energy converter. In addition, the WEC using a rolling pendulum plate contributes not only to the extraction of the wave energy, but also to a reduction in the waves reflected from the quay wall, which helps to stabilize ships going near the quay wall.
Pendulums can be used as passive vibration control devices in several structures and machines. In the present work, the nonlinear behavior of a pendulum-tower system is studied. The tower is modeled as a bar with variable cross-section with concentrated masses. First, the vibration modes and frequencies of the tower are obtained analytically. The primary structure and absorber together constitute a coupled system which is discretized as a two degrees of freedom nonlinear system, using the normalized eigenfunctions and the Rayleigh-Ritz method. The analysis shows the influence of the geometric nonlinearity of the pendulum absorber on the response of the tower. A parametric analysis also shows that, with an appropriate choice of the absorber parameters, a pendulum can decrease the vibration amplitudes of the tower in the main resonance region. The results also show that the pendulum nonlinearity cannot be neglected in this type of problem, leading to multiplicity of solutions, dynamic jumps and instability. In order to improve the effectiveness of the control during the transient response, a hybrid control system is suggested. The added control force is implemented as a non-linear variable stiffness device based on position and velocity feedback. The obtained results show that this strategy of nonlinear control is attractive, has a good potential and can be used to minimize the response of slender structures under various types of excitation.
This paper is to study the inverted pendulum system of cart type by using the method of PID control. This system is that inverted pendulum maintain a constant balance from unstable state by moving a cart. It is controlled via the PID controller. PID controller is proposed to maintain a constant balance for nonlinear system such as the inverted pendulum system so PID control is widely used in the industrial field because of superior control performance, easy implementation and relatively simple structure. To design this system, it consist of Encorder and DC motor. Encorder is used to read the angle of the pendulum and DC motor is used to change the angle. We can verify results of experiment through the Matlab simulator via the inverted pendulum system of cart type.
Kim Chul-Seung;Kong Se-Jin;Kwon Sun-Duck;Kim Jong-Moon;Eom Gwang-Moon
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.23
no.7
s.184
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pp.152-158
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2006
The objective of this work is to develop the knee joint model for representing various pendulum motions and quantifying the spasticity. Knee joint model included the extension and flexion muscles. The joint moment consists of both the active moment from the stretch reflex and the passive moment from the viscoelastic joint properties. The stretch reflex was modeled as nonlinear feedback of muscle length and the muscle lengthening velocity, which is Physiologically-feasible. Moreover, we modeled the spastic reflex as having dynamic threshold to account far the various pendulum trajectories of spastic patients. We determined the model parameters of three patients who showed different pendulum trajectories through minimization of error between experimental and simulated trajectories. The simulated joint trajectories closely matched with the experimental ones, which show the proposed model can predict pendulum motions of patients with different spastic severities. The predicted muscle force from spastic reflex appeared more frequently in the severe spastic patient, which indicates the dynamic threshold relaxes slowly in this patient as is manifested by the variation coefficient of dynamic threshold. The proposed method provides prediction of muscle force and intuitive and objective evaluation of spasticity and it is expected to be useful in quantitative assessment of spasticity.
Journal of The Korean Association For Science Education
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v.26
no.5
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pp.611-619
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2006
The aims of this study are to investigate science high school students' understanding of velocity and acceleration of a simple pendulum bob, and to investigate their understanding of inertia and gravitational force in the motion of a pendulum bob when the tension is removed. For the study, 46 students that had already studied the physical, concepts in simple pendulum were sampled from a science high school in a large city in Korea. For a comparison with general high school students' conceptions, 49 students were sampled from a general high school in the same city. The test tool for the investigation consisted of four drawing and simple-answering type questions developed by the authors. The outcomes of the study revealed that a substantial number of science high school students have misconceptions concerning acceleration in pendulum motion, and that many of them do not understand the relationship between force and acceleration. In addition, the results of the study showed that more than 30% of the students drew the path of a bob going along the tangential direction at the highest point of the motion, and approximately 20% of them drew the path of a bob falling straight down at the lowest point of the motion.
The Primary type of swinging motion in human movement is that which is characteristic of a pendulum. The two types of pendulums are identified as simple and compound. A simple pendulum consist of a small body suspended by a relatively long cord. Its total mass is contained within the bob. The cord is not considered to have mass. A compound pendulum, on the other hand, is any pendulum such as the human body swinging by hands from a horizontal bar. Therefore a compound pendulum depicts important motions that are harmonic, periodic, and oscillatory. In this paper one discusses and compares two algorithms of Newton's method(F = m a) and Euler's method (M = $I{\times}{\alpha}$) in compound pendulum. Through exercise model such as human body with weight(m = 50 kg), body length(L = 1.5m), and center of gravity ($L_c$ = 0.4119L) from proximal end swinging by hands from a horizontal bar, one finds kinematic variables(angle displacement / velocity / acceleration), and simulates kinematic variables by changing body lengths and body mass. BSP by Clauser et al.(1969) & Chandler et al.(1975) is used to find moment of inertia of the compound pendulum. The radius of gyration about center of gravity (CoG) is $k_c\;=\;K_c{\times}L$ (단, k= radius of gyration, K= radius of gyration /segment length), and then moment of inertia about center of gravity(CoG) becomes $I_c\;=\;m\;k_c^2$. Finally, moment of inertia about Z-axis by parallel theorem becomes $I_o\;=\;I_c\;+\;m\;k^2$. The two-order ordinary differential equations of models are solved by ND function of numeric analysis method in Mathematica5.1. The results are as follows; First, The complexity of Newton's method is much more complex than that of Euler's method Second, one could be find kinematic variables according to changing body lengths(L = 1.3 / 1.7 m) and periods are increased by body length increment(L = 1.3 / 1.5 / 1.7 m). Third, one could be find that periods are not changing by means of changing mass(m = 50 / 55 / 60 kg). Conclusively, one is intended to meditate the possibility of applying a compound pendulum to sports(balling, golf, gymnastics and so on) necessary swinging motions. Further improvements to the study could be to apply Euler's method to real motions and one would be able to develop the simulator.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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