This paper is concerned with the real-time automatic tuning of the multi-input multi-output positive position feedback controllers for smart structures by the genetic algorithms. The genetic algorithms have proven its effectiveness in searching optimal design parameters without falling into local minimums thus rendering globally optimal solutions. The previous real-time algorithm that tunes a single control parameter is extended to tune more parameters of the MIMO PPF controller. We employ the MIMO PPF controller since it can enhance the damping value of a target mode without affecting other modes if tuned properly. Hence, the traditional positive position feedback controller can be used in adaptive fashion in real time. The final form of the MIMO PPF controller results in the centralized control, thus it involves many parameters. The bounds of the control Parameters are estimated from the theoretical model to guarantee the stability. As in the previous research, the digital MIMO PPF control law is downloaded to the DSP chip and a main program, which runs genetic algorithms in real time, updates the parameters of the controller in real time. The experimental frequency response results show that the MIMO PPF controller tuned by GA gives better performance than the theoretically designed PPF. The time response also shows that the GA tuned MIMO PPF controller can suppress vibrations very well.
In this paper, we develop an anti-sway control in proposed techniques for an ATC system. The developed algorithm is to build the optimal path of container motion and to calculate an anti-collision path for collision avoidance in its movement to the finial coordinate. Moreover, in order to show the effectiveness in this research, we compared NNP PID controller to be tuning parameters of controller using NN with 2 DOF PID controller. The simulation and experimental results show that the proposed control scheme guarantees performances, trolley position, sway angle and settling time in NNP PID controller than other controller. As the results in this paper, the application of NNP PID controller is analyzed to have robustness about disturbance which is wind of fixed pattern in the yard. Accordingly, the proposed algorithm in this study can be readily used for industrial applications.
The purpose of this paper is to design and construct the compact type joint driver and controller of the biped robot. This biped robot will be designed to be suitable for the practical usages and applications in the work environment, which is not plat floor, like a stairs by taking the stand-alone style that equipped all the parts except power sources. Generally, highly nonlinear motion dynamics of the biped robot is realized to linear approximations by installing a high-ratio speed reducer at each joint and dividing motions into a several piecewise linear motions, which is realized by the digital controller design techniques. This biped robot has symmetrical structure to get the stable walking ability and also the hierachical structure to control each joint as well. That is, all of the joint controllers are connected to the main controller in the composition of overall controllers. The driver and controller of each joint uses PI controller that compensate the velocity and position errors by the data of the encoder. And the signal characteristics of each joint controller forms a trapezoid speed profile which is predefined by the values of direction, maximum velocity and position.
This paper describes a simple proportional and integral control algorithm for a swirl motor controller and its application. The control algorithm may be complicated in order to have desired performance, such as low steady state errors, fast response time, and relatively low overshoot. At the same time, it should be compact so that it can be easily implemented on a low cost microcontroller, which has no floating-point calculation capability and low computing speed. These conflicting requirements are fulfilled by the proposed control algorithm which consists of a gain scheduling proportional controller and an anti-windup integral controller. The mechanical friction, which is caused by gears and a return spring, varies very nonlinearly according to the angular position of the system. This nonlinear static friction is overcome by the proportional controller, which has a two-dimensional look up gain table. It has error axis and angular position axis. The integral controller is designed not only to minimize the steady state error but also to avoid the windup effect, which may be caused by the saturation of a motor driver. The proposed control algorithm is verified by use of a commercial product to prove the feasibility of the algorithm.
The Motion controllers provide the sophisticated performance and enhanced capabilities we can see in the movements of robotic systems. Several types of motion controllers are available, some based on the kind of overall control system in use. PLC (Programmable Logic Controller)-based motion controllers still predominate. The many peoples use MCU (Micro Controller Unit)-based board level motion controllers and will continue to in the near-term future. These motion controllers control a variety motor system like robotic systems. Generally, They consist of large and complex circuits. PLC-based motion controller consists of high performance PLC, development tool, and application specific software. It can be cause to generate several problems that are large size and space, much cabling, and additional high coasts. MCU-based motion controller consists of memories like ROM and RAM, I/O interface ports, and decoder in order to operate MCU. Additionally, it needs DPRAM to communicate with host PC, counter to get position information of motor by using encoder signal, additional circuits to control servo, and application specific software to generate a various velocity profiles. It can be causes to generate several problems that are overall system complexity, large size and space, much cabling, large power consumption and additional high costs. Also, it needs much times to calculate velocity profile because of generating by software method and don't generate various velocity profiles like arbitrary velocity profile. Therefore, It is hard to generate expected various velocity profiles. And further, to embed real-time OS (Operating System) is considered for more reliable motion control. In this paper, the structure of chip-based precision motion controller is proposed to solve above-mentioned problems of control systems. This proposed motion controller is designed with a FPGA (Field Programmable Gate Arrays) by using the VHDL (Very high speed integrated circuit Hardware Description Language) and Handel-C that is program language for deign hardware. This motion controller consists of Velocity Profile Generator (VPG) part to generate expected various velocity profiles, PCI Interface part to communicate with host PC, Feedback Counter part to get position information by using encoder signal, Clock Generator to generate expected various clock signal, Controller part to control position of motor with generated velocity profile and position information, and Data Converter part to convert and transmit compatible data to D/A converter.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.14
no.3
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pp.188-199
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2014
Although the fuzzy logic controller is superior to the proportional integral derivative (PID) controller in motor control, the gain tuning of the fuzzy logic controller is more complicated than that of the PID controller. Using mathematical analysis of the proportional derivative (PD) and fuzzy logic controller, this study proposed a design method of a fuzzy logic controller that has the same characteristics as the PD controller in the beginning. Then a design method of a fuzzy logic controller was proposed that has superior performance to the PD controller. This fuzzy logic controller was designed by changing the envelope of the input of the of the fuzzy logic controller to nonlinear, because the fuzzy logic controller has more degree of freedom to select the control gain than the PD controller. By designing the fuzzy logic controller using the proposed method, it simplified the design of fuzzy logic controller, and it simplified the comparison of these two controllers.
This paper proposed a robust controller in order to handle the boom vibration of inspection robot. While a inspection robot moves on boom with vibration by weight occurs. Therefore, Boom as structure like cantilever beam appears vibration by weight of inspection robot. The Z axis of inspection robot operates with Sliding structure. inspection robot is used "Fuzzy Controller" for position control with Z axis. The developed robot system is composed of the specially designed car for inspection robot. The proposed Fuzzy Controllers are used to track position reference signal of Z axis. A Experiment verify that the proposed Fuzzy Controller design method can achieve favorable control performance with regard to external disturbance.
Kim, Cheol-Am;Lee, Eun-Chul;Kim, Soo-Hyun;Kim, Nak-Kyo;Nam, Moon-Hyun
Proceedings of the KIEE Conference
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1992.07a
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pp.242-244
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1992
Conventionally in the industrial control, PlD controller has been used because of its robustness, and nonlinear characteristic of a system under control. Although the PlD controller produce suitable parameter of the each system and also variable of PlD controller should be changed according to environment, disturbance, load. In this paper, the convergence and learning accuracy of the back-propagation(BP) method in neural network are investigated by analyzing the reason for decelerating the convergence of BP method. and examining the rapid deceleration of the convergence when the learning is executed on the part of sigmoid activation function with the very small first derivative. The modified logistic activation function it proposed by defining the convergence factor based on the analysis and applied to the position and speed control of a DC-servo motor. This paper revealed for experimental, a neural network and a PD controller combined off-line system using developed the position and speed characteristics of a DC-servo motor.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2008.04a
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pp.259-263
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2008
The dynamics of mobile robot is nonlinear. To cope with this nonlinearity, many advanced control schemes have been proposed recently. Generally, the advanced control schemes are complicated and not good for the practical real-time control when they are implemented as control programs. So, in this paper, a relatively simple PI controller is proposed and applied to the position control of mobile robot with the adoption of reference trajectory calculation method used for the AUV(Autonomous Underwater Vehicle) control. The proposed PI controller is programmed using LabVIEW which is popular for its graphical programming characteristics. The simulation and experimental results show the feasibility and effectiveness of the proposed PI controller.
Seo, Sam-Joon;Kwon, Dai-Ik;Seo, Ho-Joon;Park, Gwi-Tae;Kim, Dong-Sik
Proceedings of the KIEE Conference
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1995.07b
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pp.705-709
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1995
The objective of this study is to design a multi-layer neural network which controls the position of excavator's attachment. In this paper, a dynamic controller has been developed based on an error back-propagation(BP) neural network. Since the neural network can model an arbitrary nonlinear mapping, it was used as a commanded feedforward input generator. A PD feedback controller is used in parallel with the feedforward neural network to train the system. The neural network was trained by the current state of the excavator as well as the PD feedback error. By using the BP network as a feedforward controller, no a priori knowledge on system dynamics is need. Computer simulation results demonstrate such powerful characteristics of the proposed controller as adaptation to changing environment, robustness to disturbancen and performance improvement with the on-line learning in the position control of excavator attachment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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