In this study, a position and force simultaneous trajectory tracking control algorithm is proposed for a driving apparatus that consists of two pneumatic cylinders connected in series. The controller applied to the driving apparatus is composed of a non-interaction controller to compensate for interaction between cylinders and a disturbance observer aimed to reduce the effect of model discrepancy that cannot be compensated by the non-interaction controller. The effectiveness of the proposed control algorithm is proved by experimental results.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1996.11a
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pp.391-395
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1996
This paper presents a robust force tracking control of a small-sized SMA gripper with two fingers using shape memory alloy(SMA) actuators. The mathematical governing equation of the proposed system is derived by Hamilton's principle and Lagrangian equation and then, the control system model is integrated with the first-order actuator dynamics. Uncertain system parameters such as time constant of the actuators are also included in the control model. A robust two degree of freedom(TDF) controller using H$_{\infty}$ control theory, which has inherent robustness to model uncertainties and external disturbances, is adopted to achieve end-point force tracking control of the two-finger gripper. Force tracking control performances for desired trajectories represented by sinusoidal and step functions are evaluated by undertaking both simulation and experimental works.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.5
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pp.374-381
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2016
The sealing technique is widely used for repairing the cracks on the surface of concrete and preventing their expansion in the future. However, it is difficult to ensure the safety of the workers when sealing large structures in inconvenient working environments. This paper presents the development of a sealing robot system to seal various shapes of concrete surface in rough conditions for a long time. If the robot can maintain the desired contact force, the cracks can be completely sealed. An impedance force tracking controller with slope estimator is proposed to calculate the surface slope in real time using the robot position. It predicts the next point in order to prevent the robot from disengaging from the contact surface owing to quick slope changes. The proposed method has been verified by experimental results.
Kim, Youngduk;Park, Su Hyeon;Ryu, Seonghyun;Song, Chul Ki;Lee, Ho Seong
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.11
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pp.43-51
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2021
A robust tracking controller design was developed for a rotary motion control system. The friction force versus the angular velocity was measured and modeled as a combination of linear and nonlinear components. By adding a model-based friction compensator to a nominal proportional-integral-derivative controller, it was possible to build a simulated control system model that agreed well with the experimental results. A zero-phase error tracking controller was selected as the feedforward tracking controller and implemented based on the estimated closed-loop transfer function. To provide robustness against external disturbances and modeling uncertainties, a disturbance observer was added in the position feedback loop. The performance improvement of the overall tracking controller structure was verified through simulations and experiments.
In this study, position and force simultaneous trajectory tracking control apparatus with pneumatic cylinder driving system is proposed. The pneumatic cylinder driving system that consists of two pneumatic cylinders constrained in series and two proportional flow control valves offers a considerable advantage as to non-interaction of the actuators because of the low stiffness of the pneumatic actuators. The controller applied to the driving system is composed of a non-interaction controller to compensate for interaction of two cylinders and a disturbance observer to reduce the effect of model discrepancy of the driving system in the low frequency range that cannot be suppressed by the non-interaction controller. The experimental results with the proposed control apparatus show that the interacting effects of two cylinders are eliminated remarkably and the proposed control apparatus tracks the given position and force trajectory accurately.
The ability of a robotic manipulator to recognize the shape of an object by feeling its band around the object is useful in many applications. Two-dimensional object contour tracking by force feedback is described. The system consists of IBM PC/AT, PUMA 560 manipulator, PUMA controller and a tip sensor. Position control is accomplished by using VAL command and the unmodified PUMA controller. A contour tracking algorithm is developed and tested on three different types of objects. The experimental results show that the objects' shapes can be successfully identified.
In this study, position and force simultaneous trajectory tracking control system with pneumatic cylinder driving apparatus is proposed. The pneumatic cylinder driving apparatus that consists of two pneumatic cylinders constrained in series and two proportional flow control valves offers a considerable advantage as to non-interaction of the actuators because of the low stiffness of the pneumatic cylinders. The controller applied to the driving system is composed of a non-interaction controller to compensate for interaction of two cylinders and a disturbance observer to reduce the effect of model discrepancy of the driving system in the low frequency range that cannot be suppressed by the non-interaction controller. The experimental results with the proposed control system show that the interacting effects of two cylinders are eliminated remarkably and the proposed control system tracks the given position and force trajectories accurately.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.31
no.11
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pp.1069-1076
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2007
This paper presents the road simulator control technology for reproducing the road input signal to implement the real road data. The simulator consists of the hydraulic pump, servo valve, hydraulic actuator and its control equipment. The QFT(Quantitative Feedback Theory) is utilized to control the simulator effectively. The control system illustrates a tracking performance of the closed-loop controller with low order transfer function G(s) and pre-filter F(s) for a parametric uncertain model. A force controller is designed to communicate the control signal between simulator and digital controller. Tracking specification is satisfied with upper and lower bound tolerances on the steep response of the system to the reference signal. The efficacy of the QFT force controller is verified through the numerical simulation, in which combined dynamics and actuation of the hydraulic servo system are tested. The simulation results show that the proposed control technique works well under uncertain hydraulic plant system. The conventional software (Labview) is used to make up for the real controller in the real-time basis, and the experimental works show that the proposed algorithm works well for a single road simulator.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.14
no.1
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pp.17-25
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2014
This paper presents the formulation of an impedance controller for regulating the contact force with the environment. To achieve an accurate force tracking control, uncertainties in both robot dynamics and the environment require to be addressed. As part of the framework of the proposed force tracking formulation, a neural network is introduced at the desired trajectory to compensate for all uncertainties in an on-line manner. Compensation at the input trajectory leads to a remarkable structural advantage in that no modifications of the internal force controllers are required. Minimizing the objective function of the training signal for a neural network satisfies the desired force tracking performance. A neural network actually compensates for uncertainties at the input trajectory level in an on-line fashion. Simulation results confirm the position and force tracking abilities of a robot manipulator.
In this paper, a steering control system for the path tracking of autonomous vehicles is described. The steering control system consists of a path tracker and primitive driver. The path tracker generates the desired steering angle by using the look-ahead distance, vehicle heading, and a lateral offset. A method for applying an autonomous vehicle to path tracking is an advanced pure pursuit method that can reduce cutting corners, which is a weakness of the pure pursuit method. The steering controller controls the steering actuator to follow the desired steering angle. A servo motor is installed to control the steering handle, and it can transmit the steering force using a belt and pulley. We designed a steering controller that is applied to a proportional integral differential controller. However, because of a dead band, the path tracking performance and stability of autonomous vehicles are reduced. To overcome the dead band, a dead band compensator was developed. As a result of the compensator, the path tracking performance and stability are improved.
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