Han, Minsoo;Lee, Cho Won;Yook, Joo-Hyoung;Son, Young Ik
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.12
no.1
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pp.356-362
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2017
This paper presents a robust position controller for a one degree-of-freedom (DOF) mechanical system using only position measurement. In order to alleviate the performance degradation owing to various uncertainties, a two-stage design method is studied by employing a proportional integral observer (PIO). In the first stage, a baseline backstepping controller is designed for a nominal system without accounting for uncertainties. The PIO is developed for estimating both the velocity information for the backstepping controller and an equivalent input disturbance for a feedforward compensation using the estimated uncertainty. It is shown that the estimation errors with the proposed PIO can be made arbitrarily small in a finite time. If the system suffers from undesirable actuator nonlinearities, however, it might be necessary to estimate the velocity and the disturbance with different rates of convergence. The proposed method combines the predesigned backstepping controller and dual PIOs to reduce mechanical vibrations as well as steady-state errors. The performance of the proposed method is tested through comparative computer simulations and experiments using a laboratory prototype.
The variable structure controller is designed such that in sliding mode, the system moves along the switching plane in the vicinity of the switching plane, thus it is robust because it is not affected by the parameter fluctuations of the plant. However, a controller based on a variable structure may not meet the desired performance when it is commanded to track any input or is exposed to disturbances. This study proposes a sliding mode controller that follows the IVSC (Integral Variable Structure Control) approach with ELO (Extended Luenberger observer) to solve this problem. The proposed sliding mode control is applied to the velocity control of the hydraulic motor. The sliding plane was determined by the pole placement, and the control input was designed to ensure the existence of the sliding mode. The feasibility of modeling and controller are reviewed by comparing with conventional proportional-integral control through computer simulation using MATLAB software and experimenting on the cases of significant plant parameter fluctuations and disturbances.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.1
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pp.70-75
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2010
The objective of this paper is to propose a new velocity measurement method for an electro-mechanical fin actuator. The model of the electro-mechanical fin actuator includes uncertainties such as unknown disturbances and parameter variations in flight condition. So, an electro-mechanical fin actuator system needs robust control algorithm which requires not only position information but also velocity information. Usually, analog tachometers have been used for velocity feedback in an electro-mechanical fin actuator. However, using these types of sensors have problems such as the cost, space, and malfunction. These problems lead to propose a new velocity measurement method using linear type Hall-effect sensor. In order to verify the proposed method, several experiments are performed using Model Following Sliding Mode Controller(MFSMC). It is shown that the MFSMC with a new velocity measurement method using linear type Hall-effect sensor can satisfy the requirements without using of velocity sensor.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.31
no.11
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pp.1015-1021
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2014
This paper proposes the center distributed embroidery machine structure with 1,500 RPM, 52 heads for productivity and large sized embroidery goods. The synchronous velocity controller is adopted for control of the 2-axis distributed embroidery machine and the DOB(Disturbance Observer) is also adopted for minimizing disturbances caused by needle cams. For driving experiments of 2-axis center distributed driving structure, two conventional 26 heads 1,500RPM embroidery machines are used. It was shown that the center distributed driving structure with 2-axis synchronous control can be one way for implementing a large embroidery machine.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.8
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pp.731-737
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2013
In this paper, we propose an image-based output feedback robust controller of robot manipulators which have bounded parametric uncertainty. The proposed controller contains an integral action and high-gain observer in order to improve steady state error of joint position and performance deterioration due to measurement errors of joint velocity. The stability of the closed-loop system is proved by Lyapunov approach. The performance of the proposed method is demonstrated by simulations on a 5-link robot manipulators with two degrees of freedom.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.2
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pp.243-253
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2002
This paper presents the system modeling, analysis, and controller design and implementation for a rotational inverted pendulum system(RIPS), which is an under-actuated system and has the problem of unattainable angular velocity state. A sliding mode controller using the parameterization of both the hyperplane and the compensator fur output feedback is applied to the RIPS. Also, to improve the performance of the control system, a disturbance observer which estimates the disturbance, parameter variation, and some modeling errors of RIPS with less computational effort is used together. The results of simulation and experiment show that the proposed control system has superior performance for disturbance rejection and regulation at certain initial conditions.
Kim, Wonhee;Lee, Youngwoo;Shin, Donghoon;Chung, Chung Choo
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.12
no.5
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pp.1991-2000
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2017
This paper presents a compensative microstepping based position control with passive nonlinear adaptive observer for permanent magnet stepper motor. Due to the resistance uncertainties, a position error exists in the steady-state, and a ripple of position error appears during operation. The compensative microstepping is proposed to remedy this problem. The nonlinear controller guarantees the desired currents. The passive nonlinear adaptive observer is designed to estimate the phase resistances and the velocity. The closed-loop stability is proven using input to state stability. Simulation results show that the position error in the steady-state is removed by the proposed method if the persistent excitation conditions are satisfied. Furthermore, the position ripple is reduced, and the Lissajou curve of the phase currents is a circle.
This paper presents the implementation of a positon sensorless vector control system of a PM linear synchronous motor by sliding mode observer based on TMS320F240 DSP controller. Sliding mode observer estimates the secondary velocity and position based on the measurement of current, and it shows very robust characteristic to parameter variation. Therefore, it improves the system performance deterioration caused by system parameter variations. Simulation and experimental considerations are presented to confirm the applicability of sliding mode observer to the sensorless position control of PMLSM.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.21
no.2
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pp.252-260
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1997
In this paper, a friction compensation method using a disturbance observer is proposed for an impedance control of pneumatic manipulator. It is assumed that the generated torque by a pneumatic actuator can be estimated based on the pressure signals and the discharge volume. In order to improve the dynamic characteristics of the pneumatic actuator driven by meter out method, we construct the inner torque control system by feeding back the generated torque. In order to reduce the influence of disturbances comprising friction torque and parameter variations of plant, the impedance control system is constructed with a disturbance observer which estimates the disturbances based on the generated torque of pneumatic actuator, the angular velocity and the reaction torque. From some experiments, it is confirmed that the proposed control system is effective to improve the robustness for the friction torque in the impedance control of a pneumatic manipulator.
Journal of Electrical Engineering and information Science
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v.2
no.4
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pp.53-58
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1997
In this paper, the power system stabilizer(PSS) using the sliding mode observer-model following(SMO-MF) with closed-loop feedback (CLF) for single machine system is extended to multimachine system. This a multimachine SMO-MF PSS for unmeasureable plant state variable is obtained by combining the sliding mode-model following(SM-MF) including closed-loop feedback(CLF) with the full-order observer(FOO). And the estimated control input for unmeasurable plant sate variables is derived by Lyapunov's second method to determine a control input that keeps the system stable. Time domain simulation results for the torque angle and for the angular velocity show that the proposed multimachine SMO-MF PSS including CLF for unmeasurable plant sate variables is able to damp out the low frequency oscillation and to achieve asymptotic tracking error between the reference model state at different initial conditions and at step input.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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