In this paper, robust motion control of a flexible micro-actuator is presented. The actuator is made of a bimorph piezoelectric high-polymer material (PVDF). No mathematical model system can exactly model a physical system such a flexible micro-actuator. For this reason we must be aware of how modeling errors might adversely affect the performance of a control system for such a model. The H method addresses a wide range of the control problems, combining the frequency and time domain approaches. The design is an optimal one in the sense of minimization of the maximum of the closed-loop transfer function. It includes colored measurement and process noise. It also addresses the issues of robustness due to model uncertainties, and is applicable to the, flexible micro-actuator control problem. Therefore, we adopt the H control problem to the robust motion control of the flexible micro-actuator. Theoretical and experimental results demonstrate the satisfactory performance and the effectiveness of the designed controller. the effectiveness of the designed controller.
Etedali, Sadegh;Tavakoli, Saeed;Sohrabi, Mohammad Reza
Earthquakes and Structures
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v.10
no.5
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pp.1067-1087
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2016
In this paper, a decoupled proportional-integral-derivative (PID) control approach for seismic control of smart structures is presented. First, the state space equation of a structure is transformed into modal coordinates and parameters of the modal PID control are separately designed in a reduced modal space. Then, the feedback gain matrix of the controller is obtained based on the contribution of modal responses to the structural responses. The performance of the controller is investigated to adjust control force of piezoelectric friction dampers (PFDs) in a benchmark base isolated building. In order to tune the modal feedback gain of the controller, a suitable trade-off among the conflicting objectives, i.e., the reduction of maximum modal base displacement and the maximum modal floor acceleration of the smart base isolated structure, as well as the maximum modal control force, is created using a multi-objective cuckoo search (MOCS) algorithm. In terms of reduction of maximum base displacement and story acceleration, numerical simulations show that the proposed method performs better than other reported controllers in the literature. Moreover, simulation results show that the PFDs are able to efficiently dissipate the input excitation energy and reduce the damage energy of the structure. Overall, the proposed control strategy provides a simple strategy to tune the control forces and reduces the number of sensors of the control system to the number of controlled stories.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.11
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pp.206-212
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2000
This paper presents a hybrid actuator scheme to actively control the end-point position and vibration of a two-link flexible robot arm. Control scheme consists of four different actuators; two servo-motors at the hubs and two piezoceramics bonded to the surfaces of the flexible links. Two sliding hyperplanes are designed for two servo-motors which have time varying parameters to maintain control performance in any configuration. The surface gradients of the hyperplanes are determined by pole assignment technique to guarantee the stability on the hyperplanes themselves. During the motion, undesirable oscillations caused by the torques based on the rigid link dynamics are actively suppressed by applying feedback control voltages to the piezoceramic actuators. Consequently, desired tip motion is achieved. In order to demonstrate the effectiveness of the proposed methodology, experiments are performed for the regulating and tracking control problems.
This paper presents a new control mechanism for the proportional pressure control which is accomplished by electro-pneumatic regulator using two PZT actuators. The electro-pneumatic regulator of this study is 2-stage type and consists of two piezoelectric actuators, a controller and a main poppet valve. The piezoelectric actuators are multilayer bender type and are controlled by digital signal. Proportional pressure control technique is very important because that can derive improvement of product quality and driving ability in the pneumatic system. Solenoid actuator method for pressure control is widely used but this actuator has a high power consumption characteristics. So new actuator is required for the energy saving. In this study, PZT actuator for the pressure control was fabricated and experimented instead of the conventional type solenoid actuator. Experiments for the new control mechanism of the elector-pneumatic regulator were operated under the input condition of 0.4[MPa] and it was confirmed that this mechanism has a good control characteristics to the response sensitivity and hysteresis.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.05a
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pp.1119-1124
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2007
Performance evaluation of advanced piezoelectric composite actuator is conducted with its application of structural vibration control. Characteristics of MFC (macro fiber composite) actuator are investigated by comparing traditional piezoceramic patch actuator. Finite element modeling is used to obtain equations of motion and boundary effects of smart hull structure with MFC actuator. Dynamic characteristics of the smart hull structure are studied through modal analysis and experimental investigation. LQG control algorithm is employed to investigate active damping of hull structure. It is observed that vibration of hull structure is suppressed effectively by the MFC actuators.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.11
no.4
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pp.52-57
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2001
The flexural vibration of aluminum beams with active and passive constrained-layer damping has been investigated experimentally to design a structure with maximum possible damping capacity. Piezoelectric film is used as a sensor and piezoceramic as an actuator for the negative velocity feedback control. The experimental results are compared with those by the finite element analysis. This paper shows the effectiveness of active constrained-layer damping treatment through experiments, and we have carried out an experiment to study the effect of beam thickness.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.18
no.7
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pp.756-763
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2008
This paper presents an inchworm with three piezoelectric actuators. The dynamic stiffness of the inchworm is generally low compared to its driving condition, so mechanical vibration may degenerate the motion accuracy of the inchworm. The dynamic model of inchworm is identified by curve fitting technique based on the experimental frequency response function. For the precision motion control and low residual vibration of inchworm, driving input signal is designed by using cycloid step input and LQG control technique. Experimental result shows that proposed input shaping method is applicable effectively to the inchworm.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1995.04b
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pp.320-325
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1995
This study deals with the active vibration control system for an all-clamped rectangular plate with piezoceramic actuators and sensors. A line nonent algorithm (LMA) with the distributed modal sensitivity(DMS) is proposed to reduce the structural vibrations effectively and to select the optimal locations and the optimal directions (skewed angles) of uniform piezoelectric actuators or sensors. Experimental results show that eachmode can attenuated byabout 10 .approx. 13 dB in case a piezoelectric actuator generate the psuedo-random disturbances that excite the plate modes.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.18
no.10
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pp.148-153
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2001
Active control of flexural vibrations of smart laminated composite beams has been carried out using piezoceramic sensor/actuator and viscoelastic material. The beams with passive constrained layer damping hale been analyzed by formulating the equations of motion through the use of extended Hamilton's principle. The dynamic characteristics such as damping ratio and modal damping of the beam are calculated for various fiber orientations by means of iterative complex eigensolution method. This paper addresses a design strategy of laminated composite under flexural vibrations to design structure with maximum possible damping capacity.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.14
no.10
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pp.50-57
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1997
A fast tool servo (FTS) for diamond turning improves machining accuracy by quickly compensating relative position errors between the cutter and the workpiece. Therefore, the FTS needs to have large band-width with good tracking performance. Serious hysteresis nonlinearity of PZT actuators used in the FTS, however, deteriorates fast tracking performance. Several types of feedforward hysteresis compensators and feedback controllers are tested to improve tracking performance. Through simulations and experiments, control structure which yields the smallest tracking error is selected. The maximum peak to peak error in tracking a sinusoidal waveform is reduced by one fifth compared to that of a regular PID controller.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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