The stewart platform manipulator is a manipulator that has the closed-loop structure with an upper plate end-effector and a base frame. The stewart platform manipulator has the merit of high working accuracy and high stiffness compared with a serial manipulator. However, this is a complex structure, so controllability of the system is not so good. In this paper, we introduce a new robust motion control algorithm using partial state feedback for a class of nonlinear systems in the presence of modelling uncertainties and external disturbances. The major contribution of this work introduces the development and design of robust observer for the state and the perturbation, which is integrated into a variable structure controller(VSC) structure. The combination of controller/observer improves the control performance, because of the robust routine called sliding mode control with sliding perturbation observer(SMCSPO). Simulation and experiment are performed to apply to the manipulator. And their results show a high accuracy and a good performance.
This paper aims at demonstrating the feasibility of active control of beams with a multiobjective state-feedback control technique. The multiobjective state-feedback controller is designed on a linear matrix inequality (LMI) approach for the multiobjective synthesis. The design objectives are to achieve a mix of Hoo performance and H2 performance satisfying constraints on the closed-loop pole locations in the face of model uncertainties. The controller is also designed to reject the effects of the noise and external of disturbances. For the theoretical analysis, the governing equation of motion is derived by Hamilton's principle to describe the dynamics of a smart structural system. Numerical examples are presented to demonstrate the effectiveness of the integrated robust controller in damping out the multiple vibration modes of the piezo/beam system.
The robustness and reliability of vision algorithms is the key issue in robotic research and industrial applications. In this paper, the robust real time visual tracking in complex scene is considered. A common approach to increase robustness of a tracking system is to use different models (CAD model etc.) known a priori. Also fusion of multiple features facilitates robust detection and tracking of objects in scenes of realistic complexity. Because voting is a very simple or no model is needed for fusion, voting-based fusion of cues is applied. The approach for this algorithm is tested in a 3D Cartesian robot which tracks a toy vehicle moving along 3D rail, and the Kalman filter is used to estimate the motion parameters, namely the system state vector of moving object with unknown dynamics. Experimental results show that fusion of cues and motion estimation in a tracking system has a robust performance.
A robust tracking controller design was developed for a rotary motion control system. The friction force versus the angular velocity was measured and modeled as a combination of linear and nonlinear components. By adding a model-based friction compensator to a nominal proportional-integral-derivative controller, it was possible to build a simulated control system model that agreed well with the experimental results. A zero-phase error tracking controller was selected as the feedforward tracking controller and implemented based on the estimated closed-loop transfer function. To provide robustness against external disturbances and modeling uncertainties, a disturbance observer was added in the position feedback loop. The performance improvement of the overall tracking controller structure was verified through simulations and experiments.
In most vision applications, we are frequently confronted with determining the position of object continuously. Generally, intertwined processes ire needed for target tracking, composed with tracking and control process. Each of these processes can be studied independently. In case of actual implementation we must consider the interaction between them to achieve robust performance. In this paper, the robust real time visual tracking in complex background is considered. A common approach to increase robustness of a tracking system is to use known geometric models (CAD model etc.) or to attach the marker. In case an object has arbitrary shape or it is difficult to attach the marker to object, we present a method to track the target easily as we set up the color and shape for a part of object previously. Robust detection can be achieved by integrating voting-based visual cues. Kalman filter is used to estimate the motion of moving object in 3D space, and this algorithm is tested in a pan/tilt robot system. Experimental results show that fusion of cues and motion estimation in a tracking system has a robust performance.
The linear actuator has the inherent drawback of air gap variation because its linear motion is usually guided by the springs, which destabilizes the dynamic performance. In order to design the linear actuator to be insensitive to air gap, this paper describes the robust design of the air compressor driving linear actuator using Taguchi method. The orthogonal arrays are constructed with selected control factors and noise factor for minimum experiment. The control factors are thickness of inner magnet, height of upper yoke, thickness of outer magnet and thickness of lower yoke while noise factor is airgap. The finite element analysis using commercial electromagnetic analysis program "MAXWELL" are performed instead of experiment. ANOVA are performed to investigate the effects of design factors. In result, the optimal robust linear actuator which is insensitive to air gap variation is designed.
Kim, Deok-Ho;Park, Jungyul;Kim, Byungkyu;Kim, Kyunghwan
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2002년도 ICCAS
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pp.108.6-108
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2002
It is greatly important to understand the mechanics of AFM-based nanorobotic manipulation for efficient and reliable handling of nanoparticles. Robust motion control of an AFM-based nanorobotic manipulation is much challenging due to uncertain mechanics in tip-sample interaction dominated by surface and intermolecular force and limitations in force and visual sensing capability to observe environment. This paper investigates a nanomechanic modeling which enables simulation for AFM-based nanorobotic manipulation , and its application to motion planning of an AFM-based nanorobot. Based on the modeling of intermolecular and adhesion force in AFM-based nanomanipulation, the behaviors of an AFM ca...
This paper describes a robust control scheme for high-speed and long stroke scanning motion of high precision linear motor system consisting of linear motor, air bearing guide and position measurement system using heterodyne interferometer. Nowadays, semiconductor process and inspection of wafer or LCD need high speed and long travel length for their high throughput and extremely small velocity fluctuations or tracking errors. In order to satisfy these conditions, linear motor system are widely used because they have large thrust force and do not need motion conversion mechanisms such as ball screw, rack & pinion or capstan with which the system are burdened. However linear motors have a problem called force ripple. Force ripple deteriorates the tracking performances and makes periodic position errors. So, force ripple must be compensated. To maximize the tracking performance of linear motor system, we propose the control scheme which is composed of a robust control method, Time Delay Controller (TDC) and a feedforward control method, Zero Phase Error Tracking Control (ZPETC) for accurate tracking a given trajectory and an adaptive force ripple compensation (AFC) algorithm fur estimating and compensating force ripple. The adaptive ripple compensation is continuously refined on the basis of tracking error. Computer simulation results based on modeled parameters verify the effectiveness of the proposed control scheme for high-speed, long stroke and high precision scanning motion and show that the proposed control scheme can achieve a sup error tracking performance in comparison to conventional TDC control.
This paper proposes a swing-arm type dual-stage actuator, which consists of a PZT actuator for fine motion and a VCM(Voice Coil Motor) for coarse motion, for SFF ODD(Small Form Factor Optical Disk Drive), in order to achieve fast access speed and precise track following control. We focus our attention on the design and control of the PZT actuator, because there have been a lot of previous researches related to the VCM and dual-stage actuators. Due to the dual cantilever structure, the PZT actuator can generate precise translational tracking motion at its tip where optical pickup is attached at, and the effect of hysteric behavior of the PZT element is reduced. The dynamic model of the PZT actuator is derived by using the Hamilton's principle, and verified by comparing with the experimental frequency response. The sliding mode control is designed in order to be robust against modeling uncertainties. Simulations and experimental results confirm the effectiveness of the suggested control scheme.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제11권1호
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pp.606-623
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2019
The path following problem of a ship sailing in restricted waters under wind effect is investigated based on Robust $H_{\infty}$ Guaranteed Cost Control (RHGCC). To design the controller, the ship maneuvering motion is modeled as a linear uncertain system with norm-bounded time-varying parametric uncertainty. To counteract the bank and wind effects, the integral of path error is augmented to the original system. Based on the extended linear uncertain system, sufficient conditions for existence of the RHGCC are given. To obtain an optimal robust $H_{\infty}$ guaranteed cost control law, a convex optimization problem with Linear Matrix Inequality (LMI) constraints is formulated, which minimizes the guaranteed cost of the close-loop system and mitigates the effect of external disturbance on the performance output. Numerical simulations have confirmed the effectiveness and robustness of the proposed control strategy for the path following goal of a ship sailing in restricted waters under wind effect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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