An open loop vibrational control for an underactuated mechanical system with amplitude and frequently modulation is investigated. Since there is no direct external input to an unactuated joint, the dynamic coupling between the actuated and unactuated joints is utilized for controlling the unactuated joint. Feedback linearization has been performed to incorporate fully the known nonlinearities of the underactuated system considered. The actuated joints are firstly positioned to their desired locations, and the periodic oscillatory inputs are applied to the actuated joints to move the remaining unactuated joints to their target positions. The amplitudes and frequencies of the vibrations introduced are determined through averaging analysis. A systematic way of obtaining an averaged system for the underactuated system via a coordinate transformation is developed. A control design example of 2R planer manipulator with a free joint with no brake is provided.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제1권1호
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pp.29-34
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2001
This paper is devoted to investigating direct adaptive neural control of nonlinear systems with uncertain or unknown dynamic models. In the direct adaptive neural networks control area, theoretical issues of the existing backpropagation-based adaptive neural networks control schemes. The major contribution is proposing the variable index control approach, which is of great significance in the control field, and applying it to derive new stable robust adaptive neural network control schemes. This new schemes possess inherent robustness to system model uncertainty, which is not required to satisfy any matching condition. To demonstrate the feasibility of the proposed leaning algorithms and direct adaptive neural networks control schemes, intensive computer simulations were conducted based on the flexible joint robot systems and functions.
We proposed the above-knee prosthesis using rotary MR damper in which knee joint is semi-actively controlled by microprocessor. Dissipation torque in the knee joint can be controlled by the magnetic field which is induced by applying current to a solenoid, Tracking control of knee joint angle was tested by 3-DOF Leg simulator. The experimental results show that the proposed above-knee prosthesis system had good performance in swing phase tracking and repetitive controller in conjunction with a computed control law and PD control law, reduced RMS tracking error as the repetitions of tracking. Moreover, desired knee angle trajectory was generated based on the estimation of gait period with the gyro signal and the tracking control was performed.
A contrp; suste, fpr SCARA robot is designed for implememting a robust dynamic control algorithm. this study forcuses on the use of DSPs in the design of joint controllers and interfaces in between the host cotroller and four joint controllers and in between the joint controllers and four servo drives. The mechanical body of SCARA robot and the servo drives are selected from the commercially available ones. The four joint controllers, assigned to each joint one by one, are combined into a common system through a mother board hardwarewise and through the global memeory softwarewise. The mother board is designed to connect joint controllers onto the board through the slots adopting PC/104 bus structures. And, the global memory stores the common data which can be shared by joint controllers and the host computer directly, which virtually combines the whole system into one. To demonstrate the performance and efficienty of the sytem, a robust inverse dynamic algorithm is proposed and implemented for a faster and more precise control. The robust inverse dynamic algorithm is basically derived from an inverse dynamci algorithm and a PID compensator. Based upon the derived dynamic equitions of SCARA robot, the inverse dynamic algorithm is intitially implemented within 0.3 msec of the control cycle in this system. The algoithm is found to be not accurate enough for the high speed and precision tasks due to inherent modelling errors and time-varying factors. Therefore, a variable PID algorithm is combined with the inverse dynamic algorithm to support robustness of control performance. Experimental datfor the proposed algorithm are presented and compared with the result obtained from PID and inverse dynamic algorithm.
BACKGROUND: This study aimed to determine the changes in muscle strength and walking ability in patients who complained of knee instability due to excessive pronation of the foot. METHODS: Twenty patients (ten men and ten women) who complained of instability of the knee joint due to excessive pronation of the foot participated in the experiment. In the experimental group, the internal rotation of the tibia caused by excessive adduction of the foot was maintained as external rotation, and the joint state was to recognize the movement of the joint position changed through maintenance of the muscle. This exercise was performed five times for each patient, and the muscle strength maintenance was performed for 20 seconds. In the control group, stretching and range of motion (ROM) exercises were performed. For the stretching exercise, one specific motion was performed for 20 second, and the ROM exercise was performed to confirm the change in muscle strength in the knee joint area and walking ability. RESULTS: The knee flexion and extension strength in the patients with excessive pronation of the foot differed significantly from those in the subjects from the control group (p<.05). Further, the before-after comparison of the step time and length in the evaluation of walking ability, which affects overall postural movement due to knee joint instability, revealed a significant difference between the experimental and control groups (p<.05). CONCLUSION: The patients that were subjected to manual therapy and ROM exercise for the knee joint showed improved knee joint muscle strength and walking ability compared to the subjects from the control group.
The fundamental aim of this paper is to present a solution algorithm to achieve cooperative contour controlling, under joint acceleration constraint with maximum cooperative speed. Usually, the specifications like maximum velocity of cooperative trajectory are determined by the application itself. In resolving the cooperative trajectory into two complementary trajectories, an optimum task resolving strategy is employed so that the task assignment for each robot is fair under the joint acceleration constraint. The proposed algorithm of being an off-line technique, this could be effectively and conveniently extended to the existing servo control systems irrespective of the computational power of the controller implemented. Further, neither a change in hardware setup nor considerable reconfiguration of the existing system is required in adopting this technique. A simulation study has been carried out to verify that the proposed method can be realized in the generation of complementary trajectories so that they could meet the stipulated constraints in simultaneous maneuvering.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제5권5호
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pp.559-569
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2007
In this paper, the dynamic controller design problem of a redundant planar 2-dof parallel manipulator is studied. Using the Euler-Lagrange equation, we formulate the dynamic model of the parallel manipulator in the joint space and propose an augmented PD controller with forward dynamic compensation for the parallel manipulator. By formulating the controller in the joint space, we eliminate the complex computation of the Jacobian matrix of joint angles with end-effector coordinate. So with less computation, our controller is easier to implement, and a shorter sampling period can be achieved, which makes the controller more suitable for high-speed motion control. Furthermore, with the combination of static friction model and viscous friction model, the active joint friction of the parallel manipulator is studied and compensated in the controller. Based on the dynamic parameters of the parallel manipulator evaluated by direct measurement and identification, motion control experiments are implemented. With the experiments, the validity of the dynamic model is proved and the performance of the controller is evaluated. Experiment results show that, with forward dynamic compensation, the augmented PD controller can improve the tracking performance of the parallel manipulator over the simple PD controller.
This parer describes the tracking control simulation of 6-DOF shaking table with a bell crank structure, which converts the direction of reciprocating movements. For the Joint coordinate-based control which uses lengths of each actuator, the trajectory conversion process inverse kinematics is performed. Applying the Newton-Euler approach, the dynamic equation of the shaking table is derived. To cope with nonlinear problems, time-delay control(TDC) is considered, which has been noted for its exceptional robustness to parameter uncertainties and disturbance, in addition to steady-state accuracy and computational efficiency. If the nominal model is equal to the real system, joint coordinate-based control can be very efficient. However, manufacturing tolerances installation errors and link offsets contaminate the nominal values of the kinematic parameters used in the kinematic model of the shaking table. To compensate differences between the nominal model and the real system. the joint coordinate-based control using acceleration feedback in the Cartesian coordinate space is proposed.
In this paper trajectory tracking control problems are described for a robot manipulator by using pneumatic actuator. Under the assumption that the so-called independent joint control is applied to the control system, the dynamic model for each link is identified as a linear second-order system with input time-delay by the step response. Then, an optimal servo controller is designed by taking account of such a time-delay. The effectiveness of the proposed control method is illustrated through some simulations and experiments for the robot manipulator.
Trajectory tracking control porblems are described for a two-link robot manipulator with artificial rubber muscle actuators. Under the assumption that the so-called independent joint control is applied to the control system, the dynamic model for each link is identified as a linear second-order system with time-lag by the step response. Two control laws such as the feedforward and the computed torque control methods, are experimentally applied for controlling the circular trajectory of an actual robot mainpulator.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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