Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.14
no.8
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pp.800-808
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2008
This paper presents a localization algorithm of the outdoor wheeled mobile robot using the sensor fusion method based on indirect Kalman filter(IKF). The wheeled mobile robot considered with in this paper is approximated to the two wheeled mobile robot. The mobile robot has the IMU and encoder sensor for inertia positioning system and GPS. Because the IMU and encoder sensor have bias errors, divergence of the estimated position from the measured data can occur when the mobile robot moves for a long time. Because of many natural and artificial conditions (i.e. atmosphere or GPS body itself), GPS has the maximum error about $10{\sim}20m$ when the mobile robot moves for a short time. Thus, the fusion algorithm of IMU, encoder sensor and GPS is needed. For the sensor fusion algorithm, we use IKF that estimates the errors of the position of the mobile robot. IKF proposed in this paper can be used other autonomous agents (i.e. UAV, UGV) because IKF in this paper use the position errors of the mobile robot. We can show the stability of the proposed sensor fusion method, using the fact that the covariance of error state of the IKF is bounded. To evaluate the performance of proposed algorithm, simulation and experimental results of IKF for the position(x-axis position, y-axis position, and yaw angle) of the outdoor wheeled mobile robot are presented.
BLDC motors have the strong point of allowing high-efficiency operation, yet with the weak point of requiring position information for operation. Moreover, there have recently been frequent cases where the product differentiation of even a cheap BLDC motor demanded a high level of control performance similar to that of a controller using a high-precision position sensor. This paper proposes low cost position sensor that enables the acquisition of rotor position information based on index and incremental PWM, using a single position sensor instead of an expensive incremental encoder or a cheap 3 phase hall sensor. The characteristic of the proposed encoder is that index information at every $60^{\circ}$ of electrical angle is inscribed on the encoder disk, as well as a multiple number of values representing information about PWM, which is obtained by modulating information about the electrical angle of the rotor that has the resolution of $60^{\circ}$. Such a method has the characteristic of enabling the acquisition of high-precision position information based on the information about a multiple number of PWM waveforms and counter values that have all been inscribed on the encoder disk for each $60^{\circ}$ range. The feasibility of the proposed new encoder was verified by fabricating a prototype encoder generating 240 pulses, followed by confirming its performance using Micom's capture and software counter functions.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2015.05a
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pp.509-512
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2015
In this paper, several capacitive sensors for measuring the position of the piston in hydraulic cylinder was studied and designed. The inductive LVDT sensor has been widely used to measure the position of the piston because of its high accuracy, but this type of sensor is very expensive and has difficulty in use because of its complexity. To overcome these disadvantages, we studied the optimized non-contact capacitive sensors and designed several capacitive sensors for accurate measuring the location of piston in hydraulic cylinder. The proposed capacitive sensor has the possibility of practical use for hydraulic cylinder through experiments.
Fast and accurate fault diagnosis of the position sensor is of great significance to ensure the reliability as well as sensor fault tolerant operation of the Switched Reluctance Wind Generator (SRWG). This paper presents a fault diagnostic scheme for a SRWG based on the residual between the estimated rotor position and the actual output of the position sensor. Extreme Learning Machine (ELM), which could build a nonlinear mapping among flux linkage, current and rotor position, is utilized to design an assembled estimator for the rotor position detection. The data for building the ELM based assembled position estimator is derived from the magnetization curves which are obtained from Finite Element Analysis (FEA) of an SRWG with the structure of 8 stator poles and 6 rotor poles. The effectiveness and accuracy of the proposed fault diagnosis method are verified by simulation at various operating conditions. The results provide a feasible theoretical and technical basis for the effective condition monitoring and predictive maintenance of SRWG.
In order to perform various missions in space, including planetary exploration, estimating the position of a satellite in orbit is a very important factor because it is directly related to the success rate of mission performance. As a study for autonomous satellite navigation, this study estimated the satellite's attitude and real time orbital position using a star sensor algorithm with two star trackers and earth sensor. To implement the star sensor algorithm, a simulator was constructed and the position error of the satellite estimated through the technique presented in the paper was analyzed. Due to lens distortion and errors in the center point finding algorithm, the average attitude estimation error was at the level of 2.6 rad in the roll direction. And the position error was confirmed by attitude error, so average error in altitude direction was 516 m. It is expected that the proposed satellite attitude and position estimation technique will contribute to analyzing star sensor performance and improving position estimation accuracy.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.4
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pp.72-78
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2004
In this paper, a development of an inductive position sensor is described. The sensor is similar to a radial magnetic bearing in that the sensor stator is shaped like a heteropolar magnetic bearing and is driven by a switching amplifier. A demodulation filter extracts the gap information from the switching current ripples. A prototype sensor exhibits the resolution of $0.43\mum$ and the dynamic bandwidth of about 800Hz. The dynamic performance can be improved by increasing the switching frequency. However, the eddy current effects become noticeable at high switching frequency, thus limiting the improvement of the bandwidth.
Auto-Pilot System uses heading angle information via the position sensor and the rudder device to control the ship's direction. Most of the control logics are composed of the state estimation and control algorithms assuming that the measurement device and the actuator have no fault except the measurement noise. But such asumptions could bring the danger in real situation. For example, if the heading angle measuring device is out of order the control action based on those false position information could bring serious safety problem. In this study, the control system including improved method for processing the position information is applied to the Auto-Pilot System. To show the difference between general state estimator and F.D.F., BJDFs for the sensor and the actuator failure detection are designed and the performance are tested. And it is shown that bias error in sensor could be detected by state-augmented estimator. So the residual confined in the 2-dimension in the presence of the sensor failure could be unidirectional in output space and bias sensor error is much easier to be detected.
Ohyama, Shinji;Alasiry, Ali Husein;Takayama, Junya;Kobayashi, Akira
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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2005.06a
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pp.1781-1786
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2005
In sensor network systems, all the nodes are interconnected and the positional information of each sensor is essential. To measure the temperature, position detection and communication functions are required. Many sensor nodes are distributed to a measurement field, and these sensors have three main functions: they measure the distance to the other nodes, the data of which are used to determine the position of each node; they communicate with other nodes; and they measure the temperature of each node. A novel range measurement method using the difference between light and sound propagation speed is proposed. The experimental results show the temperature distribution as measured with the aid of the determined positions. The positions of every node were calculated with a PC program. Eight nodes were manufactured and their fundamental functions were tested. The results of the range measurement method, which takes relatively accurate measurements, contribute significantly to the accuracy of the position determination. Future studies will focus on 3-D position determination and on the architecture of appropriate sensors and actuators.
Seo, Yong-Chil;Kim, Myung-Hwan;Lee, Heung-Ho;Kim, Seung-Ho
Proceedings of the KIEE Conference
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2004.11c
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pp.568-570
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2004
This paper presents a study of a position finding system using PSD Sensor and Pan/Tilt. The position of PSD(Position Sensitive Detector) sensor is calculated by the degree of pan-tilt and the difference in height between pan-tilt and PSD. For that, the DSP which control pan-tilt is used for precise operation. The PIC microcontroller process PSD sensor data that indicate light incident position. A user using computer can acquire the conditions of pan-tilt and PSD and issue an order.
This paper proposes a method of container position measurement using automatic landing system that is estimated by a laser range finder. In the most of container position measurement methods, CCD cameras or laser scanners have been used to get the source data. However those sensors are not only weak for disturbances, for examples, the light, fog, and rain, but also the system cost is high. When the spreader arrives the goal position, it is still swung by inertia or by wind effect. In this paper, the spreader swung data have been used to find the container position. The laser range finder is equipped in the front side of spreader. It can measure distance and relative position between spreader and container. This laser range finder can be rotated as desired by a motor. And a tilt sensor is equipped on the spreader to measure spreader sway. We estimate the relative position information between the spreader and a container using the laser range finder and tilt sensor through the geometrical analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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