Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.12
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pp.1249-1255
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2004
A new parameter adaptation scheme for RBF Neural Network (NN) has been developed in this paper. Even though the RBF Neural Network (NN) based controllers are robust against both un-modeled dynamics and external disturbances, the performance is not satisfactory for a fast and precise mobile robot. To improve the tracking performance as well as robustness, all the parameters of RBF NN are updated in real time. The stability of this control law is rigorously proved by following the Lyapunov stability theory and shown by the experimental simulations. The fact that all of the weighting factors, width and center of RBF NN have been updated implies that this scheme utilizes all the possibilities in RBF NN to make the controller robust and precise while the mobile robot is following un-known trajectories. The performance of this new algorithm has been compared to the conventional RBF NN controller where some of the parameters are adjusted for robustness.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.13
no.10
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pp.123-129
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1996
Computed torque method has been used for precise trajectory control of the robotic system that involves nonlinear dynamics. It is hard to know exact values of robot system parameters, and the robot arm receives umpredictable interference from the working environment. These disturbances, especially in a direct drive robot, are directly transmitted to actuating motor without reduction. Modelling error and distrubance can cause significant errors in a trajectory tracking problem. In this paper, we propose a new controller that $H_{\infty}$controller is conbined to robot system linearized by computed torque. Simula- tions are made for comparing the performance of the proposed controller with that of a nonlinear $H_{\infty}$ controller proposed by Chen and also computed torque method.hod.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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1997.04a
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pp.131-136
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1997
This paper represent the variable structure adaptive mode control technique which is new approach to implement the robust control of industrial robot manipulator with external disturbances and parameter uncertainties. Sliding mode control is a well-known technique for robust control of uncertain nonlinear systems. The robustness of sliding model controllers can be shown in contiuous time, but digital implementation may not preserve robustness properties because the sampling process limits the existence of a true sliding mode. the sampling process often forces the trajectory to oscillate in the neighborhood of the sliding surface. Adaptive control technique is particularly well-suited to robot manipulators where dynamic model is highly complex and may contain unknown parameters. Adaptive control algorithm is designed by using the principle of the model reference adaptive control method based upon the hyperstability theory. The proposed control scheme has a simple sturcture is computationally fast and does not require knowledge of the complex dynamic model or the parameter values of the manipulator or the payload. Simulation results show that the proposed method not only improves the performance of the system but also reduces the chattering problem of sliding mode control, Consequently, it is expected that the new adaptive sliding mode control algorithm will be suited for various practical applications of industrial robot control system.
Digital control of robot manipulator employs discrete-time robot models. It is important to explore effective discrete-time robot models and to analyze their properties in control system designs. This paper presents a new type discrete-time robot model. The model is derived by using trapezoid rule to approximate the convolution integral term, then eliminating nonlinear force terms from robot dynamical equations. The new model obtained has very simple structure, and owns the properties of independence to the nonlinear force terms. According to evaluation criteria, three aspects of the model properties: model accuracy, model validity range and model simplicity are examined and compared with commonly used discrete-time robot models. The validity of the proposed model and its advantages to control system designs are verified by simulation results.
Robot manipulators are highly coupled nonlinear systems and their motions are influenced by uncertain dynamics. In this paper a design methodology which is called model feedback control system or plant model control scheme is presented for the purpose of reducing the influence of the uncertain dynamics. This control system is applied to the trajectly control of the directly drived robot. Theoretically and experimentally performances resulting from use of this control scheme show that the influences of the uncertain dynamics are reduced obviously.
This paper presents a controller design to coordinate a robot manipulator under unknown system parameters and bounded disturbance inputs. To control the motion of the manipulator, an inverse dynamics control scheme is applied. Since parameters of the robot manipulators such as mass and inertia are not perfectly known, the difference between the actual and estimated parameters works as a disturbance force. To identify the unknown parameters, an inproved adaptive control algorithm is directly derived from a chosen Lyapunov's function candidate based on the Lyapunov's Second Method. A robust control algorithm is devised to counteract the bounded disturbance inputs such as contact forces and disturbing force coming from the difference between th actual and the estimated system parameters. Numerical examples are shown using three degree-of-freedom planar arm.
A new control algorithm using the VSS theory is developed for accurate trajectory control of robot manipulators. This paper focuses on the implementation of VSS controller with smoothing laws in the design of effective tracking control for robotic arms. The VSS controller for multi-linkage robot arm is realized using balance condition and its simplification which possesses powerful smoothing capability to reduce or even remove undesirable chattering and meanwhile keep the robust characteristic to reject system uncertainties. The design principle of selecting different smoothing methods, which aims at achieving trade-off between smoothing and robust behaviors while considering the actual system constraints, is also given and further confirmed through experimental results.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2002.10a
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pp.463-466
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2002
The Field Robot means the machinery applied for outdoor tasks in construction, agriculture and undersea etc. In this paper, to field-robotize a hydraulic excavator, we have proposed a robust and systematic controller design method. Disturbance observer is used as inner controller to reshape the excavating system into the linear dynamics of nominal model by compensating coupled nonlinear terms, model uncertainties and external load variations. Using the linear model that is obtained through off-line system identification, a H control scheme is applied to construct a disturbance observer and a servo-controller systematically.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.26
no.1
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pp.16-22
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2016
The research on two-wheeled inverted pendulum (TWIP) mobile robots has been ongoing in a number of robotic laboratories around the world. In this paper, we consider a robust controller design for the TWIP mobile robot driving on uniform slopes. We use a 2 degree-of-freedom (DOF) model which is obtained by restricting the spinning motion in a 3 DOF motion dynamic equation. In order to design the robust controller guaranteeing stability of the TWIP mobile robot driving on inclined surface, we propose a sliding mode control based on the theory of variable structure systems and design a sliding surface using the theory of the linear quadratic regulation (LQR). For simulation, the dynamic model of the TWIP mobile robot is constructed using Mathworks' Simulink and the sliding mode control is also implemented using Simulink. From simulation results, we show that the proposed controller effectively controls the TWIP mobile robot driving on slopes.
Sliding mode control (SMC) is a robust control method to control a robot arm with nonlinear properties. A high switching gain of SMC causes chattering problems, although the SMC allows the adequate control performance by giving high switching gain, without the exact robot model containing nonlinear and uncertainty terms. In order to solve this problem, SMC with sliding perturbation observer (SMCSPO) has been researched, where the method can reduce the chattering by compensating the perturbation, which is estimated by the observer, and then choosing a lower switching control gain of SMC. However, optimal gain tuning is necessary to get a better tracking performance and reducing a chattering. This paper proposes a method that the Q-learning automatically tunes the control gains of SMCSPO with an iterative operation. In this tuning method, the rewards of reinforcement learning (RL) are set minus tracking errors of states, and the action of RL is a change of control gain to maximize rewards whenever the iteration number of movements increases. The simple motion test for a 7-DOF robot arm was simulated in MATLAB program to prove this RL tuning algorithm. The simulation showed that this method can automatically tune the control gains for SMCSPO.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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