This paper reports on a Realtime OS based motor control system for laparoscopic surgery robot which enables telesurgery and overcomes shortcomings with conventional laparoscopic surgery. The system has a conventional master-slave robot configuration and the control system consists of joint controllers, host controllers, and power units. The robot features (1) a compact slave robot with 5 DOF (Degree Of Freedom) expanding the workspace of each tool and increasing the number of tools operating simultaneously, and (2) direct 1:1 correspondence in the joint of master and slave robot that simplifies control algorithm and enhances reliability. Each master, slave and GUI (Graphical User Interface) host has a dedicated RTOS (RealTime OS), RTLinux-Pro (FSMLabs Inc., U.S.A.) Each master and slave controller set pair has a dedicated CAN (Controller Area Network) channel for control and monitoring signal communication. Total 4 pairs of the master/slave manipulators as current are monitored by one host controller for operation monitoring and higher level motion control. The system showed acceptable performance in both position control precision and master-slave motion synchronization and is now under further development for better safety and control fidelity for clinically applicable prototype.
This paper explains the effects of the weak signal of a rotating-type electric field mill sensor fabricated for measuring the intensity of the electric field generated by high-voltage direct current (HVDC) power transmission lines. The fabricated field mill consists of two isolated electrode vanes, a motor driver, and a ground part. The sensor plate is exposed to and shielded from the electric field by means of a rotary shutter consisting of a motor-driven mechanically complementary rotor/stator pair. When the uncharged sensor plate is exposed to an electric field, it becomes charged. The rotating electrode consists of several conductive vanes and is connected to the ground part, so that it is shielded. Determining the appropriate design variables such as the speed of the vane, its shape, and the distance between the two electrodes, is essential for ensuring optimal performance. By varying the speed, the weak signal characteristics which is used to signal processing and calibration experiment are quite different. Each weak signal pattern was analyzed along with the output voltage characteristics, in order to be able to determine the intensity of the electric field generated by HVDC power transmission lines with accuracy.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.15
no.3
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pp.503-512
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2020
The products using blowers include hand dryers, automatic car washers, dryers, and vacuum cleaners. The features of these products require a structure and control algorithm so that a strong wind is blown out at the moment. Electric motors according to the existing excitation method include a direct winding type, a decentralized type, a lottery type, and a permanent magnet type. Conventional electric motors have a disadvantage when the starting current is large during high-speed rotation and the number of rotations is irregular. In order to improve this, research on high-speed BLDC motor control has designed 800W-class high-speed BLDC motor control and circuit through driving circuit design, sensorless control algorithm, simulation, experiment, etc., and more than 95% high efficiency evaluation method of driving performance of controller, prototype experiments and verification were studied.
The output of the controller is said to exceed the input limits of the plant being controlled when a control system operates in a non-linear region. This process is called the windup phenomenon. The windup phenomenon is not preferable in the control system because it leads to performance degradation, such as overshoot and system instability. Many anti-windup strategies involve switching, where the integral component differently operates between the linear and the non-linear states. The range of state for the non-overshoot performance is better illustrated by the boundary integral error plane than the proportional-integral (PI) plane in windup inspection. This study proposes a PI controller with a separate closed-loop integral controller and reference value set with respect to the input command and external torque. The PI controller is compared with existing conventional proportional integral, conditional integration, tracking back calculation, and integral state prediction schemes by using ScicosLab simulations. The controller is also experimentally verified on a direct current motor under no-load and loading conditions. The proposed controller shows a promising potential with its ability to eliminate overshoot with short settling time using the decoupling mode in both conditions.
The manufacturing sector resorts to automation to increase production and homogeneity of products during mass production, without increasing scarce, expensive, and unreliable manpower. Automation in the form of multiple robotic arms that handle materials in all directions in different stages of the process is proven to be the best way to increase production. This paper thoroughly investigates robotic single-arm movements, that is, 360° vertical rotation, with the help of a brushless DC motor, controlled by a fuzzy proportional-integral-derivative (PID) controller. This paper also deals with the design and performance of the fuzzy-based PID controller used to control vertical movement against the limited scope of conventional PID feedback controller and how the torque of the arm is affected by the fuzzy PID controller in the four quadrants to ensure constant speed and accident-free operation despite the influence of gravitational force. The design was simulated through MATLAB/SIMULINK and integrated with dSPACE DS1104-based hardware to verify the dynamic behaviors of the arm.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.7
no.4
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pp.377-383
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2002
To obtain a high performance in a direct vector controlled induction machine, it is essential to obtain the current rotor flux. The accuracy of flux observers for induction machines inherently depends on parameter sensitivity. This paper proposes an analysis method for conventional flux observers using "parameter sensitivity". The "parameter sensitivity" is defined as the ratio of the percentage change in the system transfer function to the percentage change of the parameter variation. We define the ratio between real flux and estimated no as the transfer function, and analyze a parameter sensitivity of this transfer function. Practical verification is presented to conform the capabilities of the proposed analysis method.sed analysis method.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.11B
no.2
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pp.51-58
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2001
This paper proposes a new strategy to estimate the rotor flux of an induction machine for the direct field oriented control. Electrical model of the induction machine presents the basic idea based on observer structure, which is composed of voltage model and current model. But the former has the defects in low speed range, the latter has the defects of sensitivity to machine parameters. In spite of these shortcomings, the closed loop flux observer based on two models has been prevalent estimation method for the direct field oriented control. In this paper, generalized analysis method named "observer characteristic function method"is proposed to analyze the kinds of the linear flux observers in unified form. With the observer characteristic function, the estimated rotor flux error involved in the classical methods can be easily clarified. Moreover, the novel rotor flux observer based on this analysis is also presented and the effectiveness of the observer has been verified by the simulation and experimental results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.12
no.3
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pp.205-212
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2007
This paper presents a direct instantaneous torque control (DITC) of Switched Reluctance Motor (SRM) with a novel 4-level converter to develop a uniform torque and to improve a dynamic performance. The DITC method can reduce a high torque ripple of SRM. Drive efficiency and dynamic performance with conventional drive are low due to a slow excitation current build-up. Since the 4-level converter can obtain an addition boosted voltage to have a fast excitation and demagnetization, it can Improve dynamic performance and efficiency easily. To apply the DITC technique to a 4-level converter, a novel control scheme is presented according to the operating modes. Additionally, selection of capacitances of boosted capacitor and efficiency improvement of 4-level converter are analyzed. At last, the validity of proposed method is verified by some computer simulations md comparative experiments.
The purpose of this study was to develop an electric riding machine for cycle fitting to control riding posture easily, to measure frame size quantitatively, and to overcome disadvantages of the traditional systems. The electric riding machine consisted of actuator, load controller, and display & control unit. The actuator unit by BLDC(BrushLess Direct Current) motor drives the saddle height up and down, the crank forward and backward, the handlebar up and down, and the handlebar forward and backward. The load controller unit controls loads by Eddy current controller with electromagnet and aluminum circular plate. The display & control unit consisted of frame size controller and display panel which shows top tube length(485~663mm), head tube length(85~243mm), seat tube length(481~671mm), and seat tube angle($62.7{\sim}76.4^{\circ}$). The range of frame size control for developed electric riding machine did not have difference compared to traditional commercial systems, but quantitative and precise control with 0.1 mm length and $0.1^{\circ}$ angle was possible through digital measurement. Unlike traditional commercial systems, frame size control was possible during riding through motor driven method, thus fitting duration decreased. It is necessary for further improvement to have feedback from users. It is believed that developed electric riding machine can help to develop domestic fitting system.
To regulate cardiac output of the Total Artificial Heart(TAH) physiologically, the hemodynamic information must be toed back to the controller. So far, our group has developed an automatic cardiac output control algorithm using the motor current waveform, It is, however difficult to detect the preload level such as a filling status of ventricular inflow and the variation of atrial pressures within normal physiologic range(0-15 mmHg) by analyzing the motor current which simultaneously reflects the afterload effect. On the other hin4 the interventricular volume pressure(IVP) which is not influenced by arterload but by preload is a good information source for the estimation of preload states. In order to find the relationship between preload and IVP waveform, we set up the artificial heart system on the Donovan type mock circulatory system and measured the IVP waveform, right and left atrial pressures, inflow and outflow waveforms and the signals represented the information of moving actuator's position. We shows the feasibility of estimating the hemodynamic changes of inflow by using IVP waveform. fife found that the negative peak value of IVP waveform is linearly related to atrial pressures. And we also found that we could use the time to reach the negative peak in IVP waveform, the time to open outflow valve, the area enclosed IVP waveform as unfu parameters to estimate blood filling volume of diastole ventricle. The suggested method has advantages of avoiding thrombogenesis, bacterial niche formation and increasing longterm reliability of sensor by avoiding direct contact to blood.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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