Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.9
no.3
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pp.73-82
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1992
An industrial robot, installed real manufacturing processes an element of the system autmation, can be considered as an uncertain system due to dynamic uncertainties in inertial parameters and varying payloads. Most difficuties in controlling a robot manipulator are caused by the fact that the dynamic equations describing the motions of the manipulator are inherently nonlinear and heavily coupled effects between joints and associated links. Existing robot conrol systems have constant predefined gains and do not cover the complex dynamic interactions between manipulator joints. As a result, the manipulator is severly limited in range of application, speed of operation and variation of payload. The proposed controller is operated by adjusting its gains based on the response of the manipulator in such a way that the manipulator closely matches the reference model trajectories defined by the desinger. The proposed manipulator studied has two loops, an inner loop of model reference adaptive controller and an outer loop of state feedback controller with integral action to guarantee the stability of the adaptive scheme. This adaptation algorithm is based on the hyperstailiy approach with an improved Lyapunov function. The coupling among joints and the nonlinearity in the dynamic equation are explicitly considered. The designed manipulator controller shows good tracking performance in practical working environment, various load variations and parameter uncertainties.
The goal of the proposed Intelligent Assisting System - IAS is to assist human operators in an intelligent way, while leaving decision and goal planning instances for the human. To realize the IAS the very important issue of manipulation skill identification and analysis has to be solved, which then is stored in a Skill Data Base. Using this data base the IAS is able to perform complex manipulations on the motion control level and to assist the human operator flexibly. We propose a model for manipulation skill based on the dynamics of the grip transformation matrix, which describes the dynamic transformation between object space and finger joint space. Interaction with a virtual world simulator allows the calculation and feedback of appropriate forces through controlled actuators of the sensor glove with 10 degrees-of-freedom. To solve the sensor glove calibration problem, we learn the nonlinear calibration mapping by an artificial neural network(ANN). In this paper we also describe the experimental system setup of the skill acquisition and transfer system as a first approach to the IAS. Some simple manipulation examples and simulation results show the feasibility of the proposed manipulation skill model.
An iterative learning control scheme for tracking control of a class of uncertain nonlinear systems is presented. By introducing a model reference adaptive controller in the learning control structure, it is possible to achieve zero tracking of unknown system even when the upperbound of uncertainty in system dynamics is not known apriori. The adaptive controller pull the state of the system to the state of reference model via control gain adaptation at each iteration, while the learning controller attracts the model state to the desired one by synthesizing a suitable control input along with iteration numbers. In the controller role transition from the adaptive to the learning controller takes place in gradually as learning proceeds. Another feature of this control scheme is that robustness to bounded input disturbances is guaranteed by the linear controller in the feedback loop of the learning control scheme. In addition, since the proposed controller does not require any knowledge of the dynamic parameters of the system, it is flexible under uncertain environments. With these facts, computational easiness makes the learning scheme more feasible. Computer simulation results for the dynamic control of a two-axis robot manipulator shows a good performance of the scheme in relatively high speed operation of trajectory tracking.
Two novel semi-active control methods for a seismically excited nonlinear benchmark building equipped with magnetorheological dampers are presented and evaluated in this paper. While a primary controller is designed to estimate the optimal control force of a magnetorheological (MR) damper, the required voltage input for the damper to produce such desired control force is achieved using two different methods. The first technique uses an optimal compact Takagi-Sugeno-Kang (TSK) fuzzy inverse model of MR damper to predict the required voltage to actuate the MR dampers (TSKFInv). The other voltage regulator introduced here works based on the maximum and minimum capacities of MR damper at each time-step (MaxMin). Both semi-active algorithms developed here, use acceleration feedback only. The results demonstrate that both TSKFInv and MaxMin algorithms are quite effective in seismic response reduction for wide range of motions from moderate to severe seismic events, compared with the passive systems and performs better than original and Modified clipped optimal controller systems, known as COC and MCOC.
The magnetic bearing systems are intrinsically unstable, and need the feedback control of electromagnetic forces with measured displacements. So the controller design plays an important role in constructing high performance magnetic bearing system. In case of magnetic bearing systems, the order of identified model is high because of unknown dynamics included in closed loop systems - such as sensor dynamics, actuator dynamics-and non-linearity of magnetic bearings itself. "Identification for control" - joint optimization of system identification and controller design- is proposed to get the limited-order model which is suited for the design of high-performance controller. We applied the joint identification/controller design scheme to MIMO rigid rotor system supported by magnetic bearings. Firs, we designed controller of a nonlinear simulation model of MIMO magnetic bearing system with this scheme and proved its feasibility. Then, we performed experiments on MIMO rigid rotor system supported by magnetic bearings, and the performance of closed-loop system is improved gradually during the iteration.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.27
no.8
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pp.1353-1362
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2003
This paper considers a simultaneous optimization problem of structure and control systems. The problem is generally formulated as a non-convex optimization problem for the design parameters of mechanical structure and controller. Therefore, it is not easy to obtain the global solutions for practical problems. In this paper, we parameterize all design parameters of the mechanical structure such that the parameters work in the control system as decentralized static output feedback gains. Using this parameterization, we have formulated a simultaneous optimization problem in which the design specification is defined by the Η$_2$and Η$\_$$\infty$/ norms of the closed loop transfer function. So as to lead to a convex problem we approximate the nonlinear terms of design parameters to the linear terms. Then, we propose a convex optimization method that is based on linear matrix inequality (LMI). Using this method, we can surely obtain suboptimal solution for the design specification. A numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.
The main objective of this paper is to control the speed of Nonlinear Hybrid Electric Vehicle (HEV) by controlling the throttle position. Various control techniques such as well known Proportional-Integral-Derivative (PID) controller in conjunction with state feedback controller (SFC) such as Pole Placement Technique (PPT), Observer Based Controller (OBC) and Linear Quadratic Regulator (LQR) Controller are designed. Some Intelligent control techniques e.g. fuzzy logic PD, Fuzzy logic PI along with Adaptive Controller such as Self Organizing Controller (SOC) is also designed. The design objective in this research paper is to provide smooth throttle movement, zero steady-state speed error, and to maintain a Selected Vehicle (SV) speed. A comparative study is carried out in order to identify the superiority of optimal control technique so as to get improved fuel economy, reduced pollution, improved driving safety and reduced manufacturing costs.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.41
no.12
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pp.1739-1741
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2016
A compressive sensing based iterative scheme for reducing both the impulsive noise as well as the clipping noise is proposed for OFDM-based communication systems. Nonlinear blanking using adaptive thresholds is used in the 1st stage followed by two consecutive compressive sensing based detection with the aid of decision feedback for reducing the BER gradually. Our simulation results revealed an SNR gain of 4.5dB at the BER of $10^{-5}$.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.9
no.2
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pp.159-163
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2008
In this paper, a simplified type of adaptive controller using Nussbaum gain for the control of the spacecrapt with elastic appendages is suggested. This method doesn't need the information of the high frequency components in transfer function. While the pitch angle tracks the desired value by this method, the elastic modes are also stabilized. Only pitch angle and the pitch rate are used for the design of the output feedback controller. Especially all system parameters and the high frequency gain are assumed to be unknown. For design simplicity, a controller is designed by using only the linear part, and it's shown to satisfy the nonlinear system by the simulation with basic explanations. By using the Lyapunov function, the stability of the suggested algorithm is demonstrated, and also the effectiveness of the suggested algorithm is verified by showing the computer simulation results.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.7
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pp.3010-3025
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2016
Lattice reduction (LR) has been used widely in conventional multiple-input multiple-output (MIMO) systems to enhance the performance. However, LR is hard to be applied to the relay systems which are important but more complicated in the wireless communication theory. This paper introduces a new viewpoint for utilizing LR in multiuser MIMO relay systems. The vector precoding (VP) is designed along with zero force (ZF) criterion and minimum mean square error (MMSE) criterion and enhanced by LR algorithm. This implementable precoder design combines nonlinear processing at the base station (BS) and linear processing at the relay. This precoder is capable of avoiding multiuser interference (MUI) at the mobile stations (MSs) and achieving excellent performance. Moreover, it is shown that the amount of feedback information is much less than that of the singular value decomposition (SVD) design. Simulation results show that the proposed scheme using the complex version of the Lenstra--Lenstra--Lovász (LLL) algorithm significantly improves system performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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