Transactions of The Korea Fluid Power Systems Society
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v.1
no.1
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pp.23-30
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2004
This paper deals with the issue of trajectory tracking control of a hydraulic excavator using disturbance observer in order to compensate external disturbances occuring from coupling between attachment, asymmetry of a single rod cylinder, and deadzone of main control valve. Disturbance compensation control system with disturbance observer has been constructed for the boom and arm respectively. Simulation results were compared with experimental results to validate the computer simulation system of hydraulic excavator itself. Computer simulation shows that disturbance compensation control is effective for compensating system nonlinearity and thus improves positioning accuracy and trajectory tracking performance. Steady state error has been decreased by adding PI controller to this control scheme.
Auto Guided Vehicle (AGV) equipped with mecanum wheels can move in all directions, unlike ordinary wheeled AGVs. In this paper, we propose a robust trejectory tracking control method for the mecanum wheeled AGVs in the presence of disturbances. It is constructed by combining impedance control with Integral Sliding Mode Control (ISMC), which shows robust performance against disturbances, and adding a disturbance observer (DOB) that estimates and removes disturbances. Simulation result using MATLAB/SIMULINK shows that the proposed control method has robust performance in tracking the reference trajectory under the circumstance with disturbance. The control performance is further improved when the disturbance observer is additionally used. In addition, the performance of the proposed control method was verified through experiment. It shows the result of tracking the set trajectory well.
The computed-torque method (CTM) shows good trajectory tracking performance in controlling robot manipulator if there is no disturbance or modelling errors. But with the increase of a payload or the disturbance of a manipulator, the tracking errors become large. So there have been many researches to reduce the tracking error. In this paper, we propose a new control algorithm based on the CTM that decreases a tracking error by generating new reference trajectory to the controller. In this algorithm we used the concept of sliding mode theory and fuzzy system to reduce chattering in control input. For the numerical simulation, we used a 2-link robot manipulator. To simulate the disturbance due to a modelling uncertainty, we added errors to each elements of the inertia matrix and the nonlinear terms and assumed a payload to the end-effector. In this simulation, proposed method showed better trajectory tracking performance compared with the CTM.
The computed-torque method (CTM) shows good trajectory tracking performance in controlling robot manipulator if there is no disturbance or modelling errors. But with the increase of a payload or the disturbance of a manipulator, the tracking errors become large. So there have been many researchs to reduce the tracking error. In this paper, we propose a new control algorithm based on the CTM that decreases a tracking error by generating new reference trajectory to the controller. In this algorithm we used a fuzzy system based on the rule bases. For the numerical simulation, we used a 2-link robot manipulator. To simulate the disturbance due to a modelling uncertainty, we added errors to each elements of the inertia matrix and the nonlinear terms and assumed a payload to the end-effector. In the simulations of several cases, our method showed better trajectory tracking performance compared with the CTM.
This paper presents a disturbance observer based on an $H_{\infty}$ controller synthesis for the trajectory control of a hydraulic excavator. Compared to conventional robot manipulators driven by electrical motors, the hydraulic excavator has more nonlinear and coupled dynamics. In particular, the interactions between an excavation tool and the materials being excavated are unstructured and complex. In addition, its operating modes depend on working conditions, which make it difficult to not only derive the exact mathematical model but also design a controller systematically. In this study, the approximated linear model obtained through off-line system identification is used as nominal plant model for a disturbance observer. A disturbance observer based tracking controller which considers the effect of disturbance and model uncertainty is synthesized in $H_{\infty}$ frameworks. Simulation results are used to demonstrate the applicability of the proposed control scheme.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.21
no.2
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pp.265-276
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2017
In this paper, a robust and more accurate trajectory tracking control method for a mobile robot is proposed using WIPDC(Weighted Integral Parallel Distributed Compensation) and T-S Fuzzy disturbance observer. WIPDC reduces the steady state error by adding weighted integral term to PDC. And, T-S Fuzzy disturbance observer makes it possible to estimate and cancel disturbances for a T-S fuzzy model system. As a result, the trajectory tracking controller based on T-S Fuzzy disturbance observer shows robust tracking performance. When the initial postures of a mobile robot and the reference trajectory are different, the initial control inputs to the mobile robot become too large to apply them practically. In this study, also, the problem is solved by designing an initial approach path using a path planning method which employs $B\acute{e}zier$ curve with acceleration limits. Performances of the proposed method are proved from the simulation results.
This paper poropsed an efficient optimization technuque to resolve redundancy and a trajectory planning for a high precision control using proposed optimization technique. The proposed techniqus is the joint disturbance torque optimizatioin considering redundancy in the joing servo control. Joint disturbance torque is not unknown it is described dynamic equation ignored friction and viscosity. The proposed technique is used the dynamic equatiion included the joint disturbance torque characteristics. Numerical example of 3 joint planar redundant robot manipulator is simulated. In the 2-norm minimization of joint disturbance torque we compared pseudoinverse local optimization with proposed technique, and the results showed better the proposed technique. So the proposed technique can be highly precision controlled redundant robot manipulators in the joint servo control.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.2
no.1
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pp.56-61
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2000
Majority of industrial robots are controlled by a simple independent joint control of joint actuators rather than complex controllers based on the nonlinear dynamic model of the robot manipulator. In this independent joint control scheme, the performance of actuator control is influenced significantly by the joint disturbance torques including gravity, Coriolis and centrifugal torques, which result in the trajectory tracking error in the joint control system. The control performance of a redundant manipulator under independent joint control can be improved by minimizing this joint disturbance torque in resolving the kinematic redundancy. A 3 DOF planar robot is studied as an example, and the dynamic programming method is used to find the globally optimal joint trajectory that minimize the joint disturbance torque over the entire motion. The resulting solution is compared with the solution obtained by the conventional joint torque minimization, and it is shown that joint disturbance can be reduced using the kinematic redundancy.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.20
no.10
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pp.130-140
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2003
This paper presents an $H_\infty$controller synthesis based on disturbance observer for the trajectory control of a hydraulic excavator. Compared to conventional robot manipulators driven by electrical motors, hydraulic excavator have more nonlinear and coupled dynamics. In particular, the interactions between an excavation tool and the materials being excavated are unstructured and complex. In addition, its operating modes depend on working conditions, which make it difficult to not only derive the exact mathematical model but also design a controller systematically. In this study, the approximated linear model obtained through off-line system identification is used as nominal plant model for a disturbance observer. A disturbance observer based tracking controller which considers the effect of disturbance and model uncertainty is synthesized in $H_\infty$frameworks. Simulation results are used to demonstrate the applicability of the proposed control scheme.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.20
no.1
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pp.222-229
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2016
Active synthetic aperture sonar on the small UUV is generated several trajectory disturbances under the influences of underwater environments, and causing a large error in the synthetic aperture processing. In this paper, we analyzed the effects of azimuth resolution for the phase mismatch of the synthetic aperture focus processing when the periodic or random trajectory disturbances was generated on the side direction. The simulation results show that ghost targets are generated and azimuth resolution is very deteriorated when disturbance amplitude is greater than $0.3{\lambda}$ and disturbance period is greater than $2L_{sa}$ in the periodic trajectory disturbances environments. And detection performance on the seabed small objects by the synthetic aperture processing is shown that there is a significant effects on the azimuth resolution depending on the types and conditions of the platform trajectory disturbance variations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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