International Journal of Control, Automation, and Systems
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제6권5호
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pp.689-701
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2008
In this paper, a fully adaptive feedforward feedback synchronized tracking control approach is developed for precision tracking control of 6 degree of freedom (6DOF) Stewart Platform. The proposed controller is designed in decentralized form for implementation simplicity. Interconnections among different subsystems and gravity effect are eliminated by the feedforward control action. Feedback control action guarantees the stability of the system. The gains of the proposed controller can be updated on line without requiring any prior knowledge of Stewart Platform manipulator. Thus the control approach is claimed to be fully adaptive. By employing cross-coupling error technology, the proposed approach can guarantee both of position error and synchronization error converge to zero asymptotically. Because the actuators work in synchronous manner, the tracking performances are improved. The corresponding stability analysis is also presented in this paper. Finally, simulation is demonstrated to verify the effectiveness of the proposed approach.
모터와 기어를 적용한 구동장치를 이용하여 정밀한 위치제어를 수행하기 위하여 I-PD 제어기법과 이중루프를 시스템에 적용한다. I-PD 제어기법은 과도응답 시 오버슛을 줄이는 동작을 수행함으로써 정밀한 위치 추종 결과를 얻는다. 또한 두 개의 센서와 이중루프를 이용하여 기어 시스템의 end play 성분에 의해 발생할 수 있는 위치추종에 대한 악영향을 저감하여 구동장치가 정밀한 위치추종을 할 수 있도록 한다. 본 연구에서는 이러한 개념을 설명하고, 동특성 변화에 의한 위치추종 결과를 확인하기 위하여 BLDC 모터와 기어를 적용한 구동장치 모델을 이용하여 시뮬레이션 결과로 검증하였다.
본 논문은 태양광 발전 추적 시스템의 발전량을 증가시키기 위해 일사량 급변에 대한 추적 장치 기동 시 전력소모를 고려한 새로운 추적 알고리즘을 제시한다. 종래의 태양광 발전에 사용되는 센서방식의 추적시스템은 구름 및 안개 등 급변하는 기후환경에 의해 추적 장치의 오동작의 문제점으로 태양의 정확한 추적이 불가능하다. 또한 프로그램 방식의 경우에는 기후 환경의 외부 요인에 대응하지 못함으로서 추적 장치의 불필요한 동작으로 인한 에너지소비가 발생된다. 이러한 이유로 태양 추적 장치가 실시간으로 태양의 방위각 및 고도 각을 추정하는 경우에도 실제 태양광 발전량은 특정한 위치에 고정되어 있는 경우보다 발전량이 증가하지 못한다. 본 논문에서는 이러한 전력소모를 줄이기 위한 추적시스템의 새로운 제어 알고리즘을 제시한다. 또한 종래의 태양광 추적 방식과 제시한 방법의 효율을 분석하고, 실증연구를 통하여 제시한 알고리즘의 타당성을 입증한다.
A robust controller for a 6 DOF magnetically levitated fine manipulator is presented. The proposed controller consists of following two parts : a model reference controller (MRC) and a H$_{\infty}$ controller (HIC). First, the MRC stabilizes the motion of the manipulator. Then, the motion of the manipulator follows that of the reference model. Second, the HIC minimizes errors generated from the MRC due to noise and disturbance since the HIC is a kind of robust controller. The experiments of position control and tracking control are carried out by use of the proposed controller under the conditions of free disturbances and forced disturbances. Also, the experiments using PID controller are carried out under the same conditions. The results from above two controllers are compared to investigate the control performances. As the results, it is observed that the proposed controller has similar position accuracy but better tracking performances comparing to the PID controller as well as good disturbance rejection effect due to the robust characteristics of the controller. In conclusion, it is verified that the proposed controller has the simple control structure, the good tracking performances and good disturbance rejection effect due to the robust characteristics of the controller..
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제6권2호
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pp.223-233
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2008
A new output feedback controller design approach for flexible-joint (FJ) robots via the observer dynamic surface design technique is presented. The proposed approach only requires the feedback of position states. We first design an observer to estimate the link and actuator velocity information. Then, the link position tracking controller using the observer dynamic surface design procedure is developed. Therefore, the proposed controller can be simpler than the observer backstepping controller. From the Lyapunov stability analysis, it is shown that all signals in a closed-loop system are uniformly ultimately bounded. Finally, the simulation results of a three-link FJ robot are presented to validate the good position tracking performance of the proposed control system.
This paper presents the position tracking control of a laser scanning mirror system in which piezoelectic actuator is incorporated. Using the shear mode of the piezoelectric actuator,angular oscillation of a laser scanning mirror is derived. Torsion bar is rhen designed and attached to the piezoelctric actuator in order to magnify the amplitude generated by the actuator. Finite element modeling and analysis are essntial for designing the piezoelectic actuator. The torsional resonance mode of the piezoelectric actuator is found from the model analysis of the actuator and the mechanical shear is matched with the driving frequency. Transfer function between the electrical excitation and the mechanical shear deformation at resonance frequency is found form the response of the actuator calculated by the finite element analysis and the governing equation of the system is derived from d'Alembert's principle. Tracking control performance for desired trajectory which is, in fact, sinusoidal curve is presented in order to demonstrate the validity of the proposed system.
An effect ive filter algorithm that can manage radar beam pointing efficiently is needed to track multi-target in the air. For effective beam management the filter has lobe good enough to predict future position of target and based on this filter output radar beam is control led to point toward the predicted target position in the air. In this paper, we investigate the ${\alpha}$-${\beta}$ filter known for its brief filter structure with the steady-state Kalman filter gain, the ruv filter, and the coordinate-transformed filter that can decouple the measurement noise variance.
The main problem of the calibration of robots is to measure the position and orientation of a robot end effector. The calibration methods can be used as tool to improve the accuracy of robots without change of the arm or control architecture or robots. But such calibration methods require accurate measurements. Dynamic measurement of position and orientation provides a solution for this problem and improves dynamic accuracy by dynamic calibration of robots. This paper describes the development of the laser tracking system capable of determining the static and dynamic performance of industrial robots. The structure and systems components are presented and basic experimental results are included to demonstrated the instrument performance. The system can be applied to the remote controlled mobile robots as well s the calibration of robots.
Sun tracking system is the most important subsystem in parabolic dish type solar thermal power plant, since it determines the amount of thermal energy to be collected, thus affects the efficiency of solar thermal power plant most significantly. Various types of sun tracking systems are currently used. Among them, use of photo sensors to located the sun(which is called sensor type) and use of astronomical algorithm to compute the sun position(which is called program type) are two of the mostly used methods. Recently some uses CCD sensor, like CCD camera, which is called image processing type sun tracking system. This work is concerned with the analysis of sun tracking performance of various types of sun tracking systems currently used in the parabolic dish type solar thermal power plant. We first developed a sun tracking error measurement system. Then, we evaluate the performance of five different types of sun tracking systems, sensor type, program type, hybrid type(use of sensor and computed sun position simultaneously), tracking error compensated program type and image processing type. Experimentally obtained data shows that the tracking error compensated program type sun tracking system is very effective and could provide a good sun tracking performance. Also the data obtained shows that the performance of sensor type sun tracking system is being affected by the cloud significantly, while the performance of a program type sun tracking system is being affected by the sun tracking system's mechanical and installation errors very much. Finally image processing type sun tracking system can provide accurate sun tracking performance, but costs more and requires more computational time.
Tracking micro-sized insects is one of the challenges of protecting ecosystems and biodiversity. In this study, we propose an approach for the autonomous tracking of micro-sized flying insects, and develop an unmanned aerial vehicle (UAV)-based robotic system. The Kalman filter is applied to the received signal strength emitted from radio telemetry to estimate the position while reducing the measurement error and noise. The autonomous tracking strategy is a method in which the UAV rotates at one point to measure the signal strength and control its position in the strongest direction of the signal. We also design a system architecture comprising a tracking sensor system and a UAV system for micro-sized insects. The estimation and autonomous tracking of the target position by the proposed system are verified and evaluated through dynamic simulation. Therefore, in this study, we propose and validate a UAV-based tracking system for micro-sized flying insects, which has not been proposed in studies conducted thus far.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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