To get the robust and reliable input command, we designed shaping function for target tracking system with commander's handle. Input signals of the commander's handle are generated by human operator. It is response of the human to reduce the error between target and gun. But, tracking error while operator aim a moving target manually gives poor system performance. Input noise, particularly, affects hit accuracy as the system performance. We proposed the design method of input command shaping to reduce the Input noise and to improve the operation ability and convenience. We performed the experiments with combat vehicle, example of Target Tracking System, to show the proposed method is efficient and practical.
In this paper, we propose a method to apply the Input Shaping Technique (IST) to multi-input multi-output (MIMO) systems. In MIMO systems, there is a high possibility of multi-mode residual vibration. The IST filter designed for this multi mode may need a longer time to suppress the residual vibration. Previous works prove that we can shorten the time lag by using negative sequence. This negative sequence, however, causes another problem - it requires excessive control input. In this paper, we provide a remedy to reduce the size of control input by limiting the reference input by limiting the reference input and its derivative. The result of simulations and experiments on a 2 link flexible arm confirmed the effectiveness of the proposed method.
The non-minimum phase characteristic of a flexible manipulator makes tracking control of its tip difficult. The level of the tip tracking performance of a flexible manipulator is significantly affected by the characteristics of the tip reference trajectory as well as the characteristics of the flexible manipulator system. This paper addresses the question of how to best specify a reference trajectory for the tip of a flexible manipulator to follow in order to achieve the objectives of reducing : tip tracking error, residual tip vibration, and the required actuation effort at the manipulator joint. A novel method of tip-based learning controller for the flexible manipulator system is proposed in the paper, where a model of the flexible manipulator system with a command shaping filter is used to generate a smooth and realizable tip reference trajectory for a tip-based learning controller.
In this paper, the optimal command input is considered in order to minimize the residual vibrations of a flexible cantilever beam when the beam simply changes its position by translation or rotation. Although a cantilever beam has many modes of vibration, it is shown that the consideration of the first mode is sufficient in this case. Thus, the problem becomes a singledegree-of-freedom system subjected to a ground excitation. Two simple methods are proposed to find the optimal command input based on the Shock Response Spectrum (SRS). The first method is the simplest and can be applied to lightly damped cases, and the second method is applicable to more general problems. The second method gives almost the same results as the input shaping method. However the proposed method gives a easier and clearer control strategy.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제8권1호
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pp.10-20
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2007
For spacecraft attitude control, reaction wheel (RW) steering laws with more than three wheels for three-axis attitude control can be derived by using a control allocation (CA) approach.1-2 The CA technique deals with a problem of distributing a given control demand to available sets of actuators.3-4 There are many references for CA with applications to aerospace systems. For spacecraft, the control torque command for three body-fixed reference frames can be constructed by a combination of multiple wheels, usually four-wheel pyramid sets. Multi-wheel configurations can be exploited to satisfy a body-axis control torque requirement while satisfying objectives such as minimum control energy.1-2 In general, the reaction wheel steering laws determine required torque command for each wheel in the form of matrix pseudo-inverse. In general, the attitude control command is generated in the form of a feedback control. The spacecraft body angular rate measured by gyros is used to estimate angular displacement also.⁵ Combination of the body angular rate and attitude parameters such as quaternion and MRPs(Modified Rodrigues Parameters) is typically used in synthesizing the control command which should be produced by RWs.¹ The attitude sensor signals are usually corrupted by noise; gyros tend to contain errors such as drift and random noise. The attitude determination system can estimate such errors, and provide best true signals for feedback control.⁶ Even if the attitude determination system, for instance, sophisticated algorithm such as the EKF(Extended Kalman Filter) algorithm⁶, can eliminate the errors efficiently, it is quite probable that the control command still contains noise sources. The noise and/or other high frequency components in the control command would cause the wheel speed to change in an undesirable manner. The closed-loop system, governed by the feedback control law, is also directly affected by the noise due to imperfect sensor characteristics. The noise components in the sensor signal should be mitigated so that the control command is isolated from the noise effect. This can be done by adding a filter to the sensor output or preventing rapid change in the control command. Dynamic control allocation(DCA), recently studied by Härkegård, is to distribute the control command in the sense of dynamics⁴: the allocation is made over a certain time interval, not a fixed time instant. The dynamic behavior of the control command is taken into account in the course of distributing the control command. Not only the control command requirement, but also variation of the control command over a sampling interval is included in the performance criterion to be optimized. The result is a control command in the form of a finite difference equation over the given time interval.⁴ It results in a filter dynamics by taking the previous control command into account for the synthesis of current control command. Stability of the proposed dynamic control allocation (CA) approach was proved to ensure the control command is bounded at the steady-state. In this study, we extended the results presented in Ref. 4 by adding a two-step dynamic CA term in deriving the control allocation law. Also, the strict equality constraint, between the virtual and actual control inputs, is relaxed in order to construct control command with a smooth profile. The proposed DCA technique is applied to a spacecraft attitude control problem. The sensor noise and/or irregular signals, which are existent in most of spacecraft attitude sensors, can be handled effectively by the proposed approach.
Park, Yang-Su;Kang, Jeng-Ho;Park, Yoon-Myung;Cho, Yong-Gab
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2001년도 ICCAS
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pp.67.3-67
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2001
A fuzzy control strategy is described which is utilized to control the joint angle and tip deflection in single flexible manipulator. In this paper, an existing model for a single flexible manipulator is used f3r the initial development of an FLC. One FLC is designed to govern the joint angle of the manipulator as it is rotated from one position to another, and a second FLC is designed to attenuate the tip deflection which result from joint angle body motion. Reference Trajectory Command is an important method to reduce vibration in flexible beam. This paper presents a very simple command control shaping which eliminates multiple mode residual vibration in a flexible beam combined fuzzy controller ...
한국소음진동공학회 1997년도 춘계학술대회논문집; 경주코오롱호텔; 22-23 May 1997
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pp.316-323
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1997
This paper compares input shaping techniques for controlling residual vibration of flexible structures. Input shaping generates vibration-reducing shaped commands through convolution of an impulse sequence with the desired command. Both feedforward and feedback control approaches with/without input shaper for uncertain dynamical systems are investigated to evaluate the control performances. The control objective is to achieve a fast settling time and robustness to plant uncertainty, to eliminate residual vibrations. It is shown by a series of simulation that a properly designed feedback controller with input shaper performs well, as compared with open-loop controller with input shaper.
The main objective of this paper is to develop an innovative methodology for the vibration suppression control of the multiple degrees-of-freedom (MDOF) flexible structure. The proposed structure represented in this research as a clamped-free-free-free truss type plate is rotated by motors. The controller has two loops for tracking and vibration suppression. In addition to stabilizing the actual system, the proposed feedback control is based on a genetic algorithm (GA) to seek the primary optimal control gain for tracking and stabilization purposes. Moreover, input shaping is introduced for the control scheme that limits motion-induced elastic vibration by shaping the reference command. Experimental results are presented, demonstrating that, in the control loop, roll and yaw angles track control and elastic mode stabilization. It was also demonstrated that combining the input shaper with the proportional-integral-derivative (PID) feedback method has been shown to yield improved performance in controlling the flexible structure system. The broad range of problems discussed in this research is valuable in civil, mechanical, and aerospace engineering for flexible structures with MDOM motion.
A fuzzy control strategy is described which is utilized to control the joint angle and tip deflection in single flexible manipulator. In this paper, an existing model for a single flexible manipulator is used for the initial development of an FLC. One FLC is designed to govern the joint angle of the manipulator as it is rotated from one position to another, and the second FLC is designed to attenuate the tip deflection which result from joint angle body motion. Reference Trajectory Command is an important method to reduce vibration in flexible beam. This paper presents a very simple command control shaping which eliminates multiple mode residual vibration in a flexible beam combined parallel fuzzy controller. The effectiveness of proposed scheme is demonstrated through computer simulation.
본 연구는 모델링 오차를 갖는 유연구조물의 잔류진동을 억제하는 입력설계에 대한 방법이다. 개루프 제어방법으로 시간지연방법을 이용하여 여러 가지 형태로 설계된 입력을 사용하여 유연구조물의 강체운동과 잔류진동을 억제함을 시뮬레이션과 실험을 통해 비교 확인해 보았다. 또한 모델 오차에 대한 강인성 측면에서도 해석적으로 개루프 시스템에서 검토해 보았다. 여기서 사용된 입력설계(Input-Shaping) 방법은 일련의 임펄스 콘볼류션을 이용하여 진동이 제어되는 입력을 설계한다. 실린더 모양의 허브와 양쪽에 유연한 날개 모양을 가진 모델이 실험에 이용되었으며 제안된 입력설계 명령과 설계되지 않은 명령에 대한 강체운동과 구조물의 잔류진동을 측정하여 입력설계 방법의 효과를 확인하였다. 날개모양의 구조물은 길고 유연하여 운동 상태에서 낮은 주파수 진동을 수반하는 구조물이다. 또한, 적절히 설계된 입력이 폐루프 제어시스템의 입력으로 사용할 때의 응답을 개루프 제어시스템의 응답과 비교하기 위해 해석적 방법을 통해 살펴보았다. 제어의 목적은 강체의 빠른 정착시간, 유연 구조물의 빠른 잔류진동 감쇄, 모델의 불확실성에 대한 강인성 등을 검토해 보는 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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