A single-inverted-pendulum model is presented to simulate and predict the passive response of human balance control. This simplified biomechanical model was comprised of a torsional spring and damper, and a lump mass. An estimation of frequency response function was conducted to parameterize the complexity. The frequency domain identification method is used to identify the parameters of the model. The equivalent viscoelastic parameters of standing body were obtained and there was good conformity between the simulation and experimental result.
The functional behaviors of human standing postural control were investigated when they were exposed to long-term horizontal vibration in the sagittal plane. For complexity of human postural control, a useful alternative method that has been based on a black-box approach was taken; that is, where the feedback mechanism was lumped into a single element. A motor-driven support platform was designed as a source of vibration. The AC Servo-controlled motors produced continuous anterior/posterior (AP) motion. The data were analyzed both in the time and frequency domain. The cross-correlation and coherency functions were estimated. Subjects behaved as a non-rigid pendulum with a mass and a spring throughout the whole period of the platform motion, as consistent with the plan chosen for this study.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제12권1호
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pp.36-41
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2012
We tested a single pendulum simulation and observed the influence of several situation space segmentation types in reinforcement learning processes in order to propose a new adaptive automation for situation space segmentation. Its segmentation is performed by the Contraction Algorithm and the Cell Division Approach. Also, its automation is performed by "entropy," which is defined on action values’ distributions. Simulation results were shown to demonstrate the influence and adaptability of the proposed method.
The study of the optimal damping ratio of a tuned liquid-column damper (or TLCD) attached to a single-degree-of-freedom system is presented. The tuned liquid-column damper is composed of two vertical columns connected by a horizontal section in the bottom and partially filled with water. The ratio of the length of the horizontal section to the effective wetted length of a TLCD considered as another important parameter is also presented for investigation. A simple pendulum-like model test is conducted to simulate a long-period motion in order to prove the effectiveness of TLCD for vibrational control. Comparisons of the experimental and analytic results of the TLCD, TLD (tuned-liquid damper), and TMD (tuned-mass damper) are included for discussion.
In this paper, we develop control hardware such as an FPGA based general purposed intelligent controller with a DSP board to solve nonlinear system control problems. PID control algorithms are implemented in an FPGA and neural network control algorithms are implemented in a BSP board. An FPGA was programmed with VHDL to achieve high performance and flexibility. The additional hardware such as an encoder counter and a PWM generator can be implemented in a single FPGA device. As a result, the noise and power dissipation problems can be minimized and the cost effectiveness can be achieved. To show the performance of the developed controller, it was tested fur nonlinear systems such as a robot hand and an inverted pendulum.
In this paper, a closed-loop observer to extract the center of mass (CoM) of a bipedal robot is suggested. Comparing with the simple conversion method of just using joint angle measurements, it enables to get more reliable estimates by fusing both joint angle measurements and F/T sensor outputs at ankle joints. First, a nonlinear-type observer is constructed to estimate the flexible rotational motion of the biped in the extended Kalman filter framework. It adopts the flexible inverted pendulum model which is appropriate to address the flexible motion of bipeds, specifically in the single support phase. The predicted estimates of CoM in terms of the flexible motion observer are combined with measurements (that is, output of the CoM conversion equation with joint angles). Then, we have final CoM estimates depending on the weighting values which penalize the flexible motion model and the CoM conversion equation. Simulation results show the effectiveness of the proposed algorithm.
A two-wheeled balancing mobile robot (TWBMR) has the characteristics of both nonlinear and underactuated system. In this paper, the disturbances acting on a TWBMR are classified into body disturbance and wheel disturbance. Additionally, we describe a nonlinear disturbance observer, which is suitable as a single input multi-output (SIMO) system for the longitudinal motion of TWBMR. Finally, we propose a reasonable disturbance compensation technique that combines the indirect reference input of equilibrium point and the direct torque compensation input. Simulations and experimental results show that the proposed disturbance compensation method is an effective way to achieve robust postural stability, specifically on inclined terrains.
Our paper proposes a novel moving object tracking scheme for biped robot using a single camera. For walking control of a biped robot we analyze the dynamics of a three-dimensional inverted pendulum model. This analysis leads us a simple linear dynamics. And, the control parameter of the biped robot is derived from the feedback signal which converges the position of a image feature to the feature position of a desired image and the feedforward signal which compensates the motion component due to the moving object.
한국퍼지및지능시스템학회 1993년도 Fifth International Fuzzy Systems Association World Congress 93
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pp.1350-1353
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1993
A fuzzy control system typically requires“tuning,”or adjuctment of the parameters defining its linguistic variables. Automating this process amounts to applying a second“metacontrol”layer to drive the controller and plant to desired performance levels. Current methods of automated tuning rely on a single crisp numeric functional to evaluate control system performance. A generalization of Box's complex algorithm allows more realistic tuning based on lexicographic aggregation of multiple ordinal scales of performance, such as effectiveness and efficiency. The method is presented and illustrated using a simple inverted pendulum control system.
This paper presents a new control algorithm for dynamic control of a unicycle robot. The unicycle robot motion consists of a pitch that is controlled by an in-wheel motor and a roll that is controlled by a reaction wheel pendulum. The unicycle robot doesn't have any actuator for a yaw axis control, which makes the derivation of the dynamics relatively simple. The Euler-Lagrange equation is applied to derive the dynamic equations of the unicycle robot to implement the dynamic speed control of the unicycle robot. To achieve the real time speed control of the unicycle robot, the sliding mode control and LQ regulator are utilized to guarantee the stability while maintaining the desired speed tracking performance. In the roll controller, the sigmoid-function based sliding mode controller has been adopted to minimize the chattering by the switching function. The LQR controller has been implemented for the pitch control to drive the unicycle robot to follow the desired velocity trajectory in real time using the state variables of pitch angle, angular velocity, angle and angular velocity of the wheel. The control performance of the two control systems form a single dynamic model has been demonstrated by the real experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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