In this paper, we proposed an inverse hysteresis model to cancel the nonlinear hysteresis phenomenon of a piezoelectric actuator and design a feedback control system based on the inverse hysteresis model. The piezoelectric actuator performs much better in open-loop response. However, the nonlinear hysteresis phenomenon should be linearized and the closed-loop control should be executed to get the required performance in the area, where high-speed and high-accuracy are required. Thus, it is shown by simulation that a good position tracking performance can be obtained for the repetitive desired position trajectory.
The position control accuracy of a robot arm is significantly deteriorated when a long arm robot is operated at a high speed. In this case, the robot arm must be modeled as a flexible structure, not a rigid one, and its control system should be designed with its elastic modes taken into account. In this paper, the tip position control scheme of a one-link flexible manipulator using 2-DOF controller with sliding mode is presented. The robot consists of a flexible arm manufactured with a thin aluminium plate, an AC servo motor with a harmonic drive for speed reduction, an optical encoder and a CCD camera as a vision sensor for on-line measuring the tip deflection of the flexible m. Simulation and experimental results of the flexible manipulator with a proposed controller are provided to show the effectiveness of the controller.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제2권1호
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pp.33-42
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2001
In switched reluctance motor(SRM) deives, the turn-on and turn-off angles of each phase switch should be accurately controlled for accuracy and efficiency. The accuracy of the switching angles is mainly dependent upon the resolution of the encoder and the sampling period of the microprocessor, that are used to provide the information of the rotor position and to implement a control algorithm of the SRM, respectively. Thus, the higher the speed of the SRM is increased, the larger the amount of the switching angle deviations are from preset turn-on and turn-off angles. Consequently, the motor can not be driven stably high speed region. There fore, a simples and low cost encoder suitable for the practical and stable SRM drive is proposed and the control algorithm to provide the switching signals using a simple digital logic circuit is also presented for a wide speed range operation.
리니어 직류 모터의 고속, 고정도 위치제어에 대하여 포물선형 스위칭 함수에 최단시간 제어 방식을 제안하였다.제안한 방식은 간단한 구성으로 최단시간 제어를 실현한기 위하여 뱅-뱅 제어의 절환을 위상면에 설정한 포물선형 스위칭 함수상에서 행하는 것이다. 그러나 시스템의 모델링 오차등에 의하여 슬라이딩 모드를 발생시키므로 최단시간 제어를 위해 반복실험에 의하여 1회의 절환에 의한 뱅-뱅 제어를 실현하였다. 그 후 궤환 제어에 의하여 리니어 직류모터를 목표점에 정지시켰다.
The position control accuracy of the robot arm is decreased significantly when a long arm robot is operated at high speed. In this case, the robot arm must be modeled as a flexible structure, not a rigid one, and its control system will be necessarily designed with its elastic modes taken into account. In this paper, the vibration control of a one-link flexible robot arm is presented. The robot system consists of a flexible arm manufactured with thin aluminium plate, AC servomotor with a harmonic drive for speed reduction, optical encoder and accelerometer. The system is modeled with limited number of elastic modes, and its parameters are determined from the results of the experiments. The implemented control schemes are LQ control and sliding mode control. The experiments and digital simulations are carried out to test the validity of the system modeling, controller design, and active control implementation.
Lots of researches and applications on the automated overhead cranes in shops have been done for some decades, but a few successful results are reported. Integrated crane control systems designed by famous engineering companies are still expensive and are not satisfactory in view of maintenance and reliability. A more reasonable control system fit to requirements of manufacturing industries is suggested in the study. The new deigned system has superior capabilities for anti-sway of rope and position control. The controller for automated operations is composed of a Linux-based PC for non real-time control and a high-speed PLC for hard real-time control. Some algorithms required for coil yard operations as well as main control algorithms such as reference position generation, position control and anti-sway control have been designed and fully tested on the new crane simulator. The designed crane control system showed satisfactory performance on position control accuracy and anti-sway of rope. The maximum positional error is 8mm and the maximum sway error is 0.1 degrees. The suggested control strategies have been successfully applied to the 10-1 crane in No. 4 CGL of in the Kwangyang Steel Works and in commercial operation.
제어로봇시스템학회 1993년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); Seoul National University, Seoul; 20-22 Oct. 1993
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pp.504-509
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1993
A heavy load driving system for the gun laying control is designed with the analysis of performance in pointing accuracy and speed. To eliminate the firing noise and high frequency system noise, a .PI. filter is implemented in conjunction with the PI velocity control. To incorporate the gunner's commands in the PID position control loop easily, a .mu.-processor is utilized in the position control loop. Main difficulties in the heavy load driving system exist in the design of motor drivers and heat sinkers. With an appropriate design of the motor drivers and heat sinkers, the performance of the gun laying system is analyzed by the simulation.
For a pump or a compressor motor, a high periodic load torque variation is induced by the mechanical works, and it causes system vibration and noise. To minimize these problems, load torque compensation method, injecting periodic torque current, could be utilized. However, with the sensorless control method, which is usually utilized in the pump and compressor for low cost, the periodic torque current degrades the accuracy of the rotor position estimation owing to the inductance variation. This paper analyzes the rotor position and speed estimation error of sensorless control method with constant motor parameters under period loading. Assuming the constant speed by the accurate load torque compensation, the speed error equation is derived in frequency domain with inductance depending on the stator current. Further, it is also shown that the rotor position error could be minimized by compensating the inductance variation. The simulation and experimental results verify that the derived speed error model and the validity of the inductance compensation method.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제1권4호
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pp.474-483
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2003
Belt drives provide freedom to position the motor relative to the load and this phenomenon enables reduction of the robot arm inertia. It also facilitates quick response when employed in robotics. Unfortunately, the flexible dynamics deteriorates the positioning accuracy. Therefore, there exists a trade-off between the simplicity of the control strategy to reject time varying disturbance caused by flexibility of the belt and precision in performance. Resonance of the system further leads to vibrations and poor accuracy in positioning. In this paper, accurate positioning of a belt driven mechanism using a feed-forward compensator under maximum acceleration and velocity constraints is proposed. The proposed method plans the desired trajectory and modifies it to compensate delay dynamics and vibration. Being an offline method, the proposed method could be easily and effectively adopted to the existing systems without any modification of the hardware setup. The effectiveness of the proposed method was proven by experiments carried out with an actual belt driven system. The accuracy of the simulation study based on numerical methods was also verified with the analytical solutions derived.
A predictive functional control (PFC) scheme for permanent magnet synchronous motor (PMSM) servo systems is proposed in this paper. The PFC-based method is first introduced in the control design of speed loop. Since the accuracy of the PFC model is influenced by external disturbances and speed detection quantization errors of the low distinguishability optical encoder in servo systems, it is noted that the standard PFC method does not achieve satisfactory results in the presence of strong disturbances. This paper adopted the Kalman filter to observe the load torque, the rotor position and the rotor angular velocity under the condition of a limited precision encoder. The observations are then fed back into PFC model to rebuild it when considering the influence of perturbation. Therefore, an improved PFC method, called the PFC+Kalman filter method, is presented, and a high performance PMSM servo system was achieved. The validity of the proposed controller was tested via experiments. Excellent results were obtained with respect to the speed trajectory tracking, stability, and disturbance rejection.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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