This paper deals with the state observer-controller which observes unmeasurable state variables of the system and then uses the estimated values as feedback signals. The linearized model is deduced from the nonlinear electrohydraulic servo system. The 4th order analog linear observer-controller and the 2nd order digital one are modelled and implemented using OP amplifiers and IBM PC/XT, respectively. The two observer are experimentally used in the control of an electrohydraulic system. The results are satisfactory in estimation performance and in tracking performance to command signal.
In this paper, a disturbance observer with binary control is proposed to suppress the chattering of sliding mode observer in estimation of the external disturbance. Binary control has the properly of chattering alleviation in addition to advantages of the conventional sliding mode control. As a simulation result, it is confirmed that the robust and high precision position control is possible by the proposed binary observer.
This paper proposes a new speed and position estimation method for PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor) using low-resolution hall-effect sensors. In general, there are a variety of sensors to estimate rotor position for PMSM such as resolvers, and encoders. Position detection using hall-effect sensors that detect the flux of the rotor for rotor position is excellent method in terms of cost and space, but has low-resolution. To overcome this problem, this paper proposes a new speed and position estimation observer. The performance of the observer has been verified by simulations carried out using Matlab/Simulink.
This paper presents a force control based on the observer without taking any force or torque measurement from the robot which allows realizing more stable and robust human robot interaction for the developed multi-functional upper limb rehabilitation robot. The robot has four functional training modes which can be classified by the human robot interaction types: passive, active, assistive, and resistive mode. The proposed observer consists of internal disturbance observer and external force observer for distinctive performance evaluation. Since four training modes can be quantitatively identified as impedance variation, position-based impedance control with feedback and feedforward controller was applied to the assistive training mode. The results showed that the proposed sensorless observer estimated cleaner and more accurate force compared to the force sensor and the impedance controller embedded with the proposed observer completed the assistive training mode safely and properly.
Kim, Chi-Hyo;Park, Kun-Woo;Kim, Tae-Sung;Lee, Min-Ki
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.3
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pp.299-308
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2011
In this study, we develop a pressure observer to measure the cylinder length of a harbor-construction robot. For the robot control, sensors are required to measure the length of a hydraulic cylinder. The cylinder-position sensor is relatively expensive when the operating environment prohibits external approaches for the measurement of the cylinder position. LVDT or linear scales are usually mounted on the outside of the cylinder, which causes poor durability on a construction site. We use a pressure sensor to indirectly estimate the length of the cylinder. The pressure sensor is mounted inside a hydraulic valve box so that it is protected by the box and easy to waterproof for an underwater robot. By treating oil as a compressible fluid, we derive the nonlinear pressure dynamics as a function of the cylinder position, velocity, and pressure. The recursive least squares (RLS) algorithm is applied to identify the dynamic parameters, and the pressure observer estimates the cylinder position through the pressure acting on the head and the rod of the hydraulic cylinder. The position accuracy is relatively low, but it is acceptable for a construction robot that handles large armor stones.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.12
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pp.2292-2297
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2010
To improve the performances of Sawyer motors and to regulate yaw rotation, various feedback control methods have been developed. Almost all of these methods require information on the position, velocity or full state of the motor. Therefore, in this paper, a nonlinear observer is designed to estimate the full state of the four forcers in a Sawyer motor. The proposed method estimates the full state using only positional feedback. Generally, Sawyer motors are operated within a yaw magnitude of several degrees; outside of this range, Sawyer motors step out. Therefore, this observer design assumes that the yaw is within ${\pm}90^\b{o}$. The convergence of the estimation error is proven using the Lyapunov method. The proposed observer guarantees that the estimation error globally exponentially converges to zero for all arbitrary initial conditions. Furthermore, since the proposed observer does not require any transformation, it may result in a reduction in the commutation delay. The simulation results show the performance of the proposed observer.
This paper presents neural load torque compensation method which is composed of a deadbeat load torque observer and gains compensation by a parameter estimator. As a result, the response of the PMSM (permanent magnet synchronous motor) obtains better precision position control. To reduce the noise effect, the post-filter is implemented by a MA (moving average) process. The parameter compensator with an RLSM (recursive least square method) parameter estimator is adopted to increase the performance of the load torque observer and main controller. The parameter estimator is combined with a high performance neural load torque observer to resolve problems. The neural network is trained in online phases and it is composed by a feed forward recall and error back-propagation training. During normal operation, the input-output response is sampled and the weighting value is trained multi-times by the error back-propagation method at each sample period to accommodate the possible variations in the parameters or load torque. As a result, the proposed control system has a robust and precise system against load torque and parameter variation. Stability and usefulness are verified by computer simulation and experiment.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.51
no.2
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pp.83-91
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2002
This paper presents a new speed and position sensorless control method of permanent magnet synchronous motors based on the sliding mode observer. Since the parameter of the dynamic equation such as machine inertia or viscosity friction coefficient are not well known and these values can be easily changed generally during normal operation, there are many restrictions in the actual implementation. The proposed adaptive sliding mode observer applies adaptive scheme so that observer may overcome the problem caused by using the dynamic equation. Furthermore, using the Lyapunov Function, the adaptive sliding mode observer can estimate rotor speed as well as stator resistance. The feasibility of the Proposed observer is verified cia the experiments.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.1
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pp.160-167
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2010
This paper proposes an adaptive sliding mode observer (SMO), which adds the estimation function of the stator resistance to a new sliding mode observer for the robust sensorless control of permanent magnet synchronous motor (PMSM) with variable parameters. To reduce the chattering problem commonly found in the conventional sliding mode observer where the low-pass filter and additional position compensation of the rotor are used, the sigmoid function is used for the control of a switching function in this research. With the estimation of the stator resistance, the proposed observer can improve the control performance by reducing the estimation error of the motor's speed. Note that the stator resistance is varying with the ambient temperature and becomes an error source for the sensorless control of PMSM. The new sliding mode observer has better efficiency than the conventional adaptive sliding mode observer by reducing the time consuming integral calculations. The stability of the proposed adaptive sliding mode observer is verified by the Lyapunov function in determining the observer gains, and the effectiveness of the observer is demonstrated by simulations and experiments.
This paper presents a new sensorless controller used with both the classical sliding mode observer(SMO) and the rate of current change in order to a reduced torque ripple for switched reluctance motor (SRM) sensorless drives. The new sensorless scheme consists of a sliding mode observer (SMO)-based position sensorless approach for high speeds along with a low-resolution discrete the rate of current change for low speeds and standstill. The new position estimation resets between the SMO and the low-resolution of current change according to the speed sign and the position error difference between the SMO and the low-resolution rate of current change. The simulation results show the robustness of this new high performance sensorless control approach with the hybrid sensorless control topology.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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