A broomstick swinging biped acrobatic controller is designed and simulated to show capability of the system of controllers: virtual model controller is employed for the robot\`s posture balancing control while a higher level fuzzy controller modulate the one of the virtual model controller\`s parameter for the pendulum swinging motion generation. The robot is of 7 degree-of-freedom, 8-link planar bipedal robot having two slim legs and a body. Each leg consists of a hip joint, a knee joint, an ankle joint and the body has a free joint at the top in the head at which a freely rotating broomstick is attached. We assume that the goal for the acrobat robot is to maintain a body balance in the sagittal plane while swinging up the freely up the freely rotating pendulum. We also assume that the actuators in the joints are all ideal torque generators. The proposed system of controllers satisfies the goal and the simulation results are presented.
Han, Minsoo;Lee, Cho Won;Yook, Joo-Hyoung;Son, Young Ik
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제12권1호
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pp.356-362
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2017
This paper presents a robust position controller for a one degree-of-freedom (DOF) mechanical system using only position measurement. In order to alleviate the performance degradation owing to various uncertainties, a two-stage design method is studied by employing a proportional integral observer (PIO). In the first stage, a baseline backstepping controller is designed for a nominal system without accounting for uncertainties. The PIO is developed for estimating both the velocity information for the backstepping controller and an equivalent input disturbance for a feedforward compensation using the estimated uncertainty. It is shown that the estimation errors with the proposed PIO can be made arbitrarily small in a finite time. If the system suffers from undesirable actuator nonlinearities, however, it might be necessary to estimate the velocity and the disturbance with different rates of convergence. The proposed method combines the predesigned backstepping controller and dual PIOs to reduce mechanical vibrations as well as steady-state errors. The performance of the proposed method is tested through comparative computer simulations and experiments using a laboratory prototype.
This paper presents dynamic modeling and controller design of a tracked vehicle installed with the double rod type ERSU(electro-rheological suspension unit). A 16 degree-of-freedom model for the tracked vehicle is established by Lagrangian method followed by the formulation of a new sky-ground hook controller. This controller takes account for both the ride quality and the steering stability. The weighting parameter between the two performance requirements is adopted to adjust required performance characteristics with respect to the operation conditions such as road excitation. The parameter is appropriately determined by employing a fuzzy algorithm associated with the vehicle motion. Computer simulations are undertaken in order to demonstrate the effectiveness of the proposed control system. Acceleration values at the driver's seat are analyzed under bump road profile, while frequency responses of vertical acceleration are investigated under random road excitation.
Crabbing motion is the pure sway motion of a ship without surge velocity. Thus, it can be applied to a berthing operation. Crabbing motion is induced by a peculiar operation method called the push-pull mode. The push-pull mode is induced by using a combination of the main propeller and side thruster. Two propellers generating the same amounts of thrust and rotating in opposite directions produce some yawing moment on a vessel but do not induce longitudinal motion. With the additional operation of side thrusters, the push-pull mode is used to induce a large amount of lateral force. In this paper, three-degree-of-freedom equations of motion such as for the surge, sway, and yaw are constructed for the crabbing motion. Based on these equations of motion, a feedback linearization control method is applied to auto-berthing control for a twin-screw ship with side thrusters. The controller can deal with the nonlinearity of a system, which is present in the berthing maneuver of a twin screw ship. A simulation of the auto-berthing of a ship is performed to validate the performance of the designed controller.
Generally, a proportional-resonant controller is used to eliminate steady-state errors during the voltage-current control of a double-conversion uninterruptible power supply (UPS) in a stationary reference frame. Additionally, the feed-forward control compensating for the load current, which can be considered a disturbance of the voltage controller, can be used to improve the disturbance rejection performance. However, during the parallel operation of UPSs, circulating current can occur between UPS modules when performing both feed-forward control and droop control because feed-forward control reduces the circulating current impedance. This study proposes a feed-forward compensation technique that considers the impedance of circulating current. An additional feed-forward compensation technique is developed to enhance the disturbance rejection performance. The validity of the proposed feed-forward compensation technique is verified by the experiment results of the parallel operation of a 500 W double-conversion UPS module.
This paper describes platform overview, system integration and dynamic walking control of the humanoid robot, KHR-2 (KAIST Humanoid Robot - 2). We have developed KHR-2 since 2003. KHR-2 has totally 41 DOF (Degree Of Freedom). Each arm including a hand has 11 DOF and each leg has 6 DOF. Head and trunk also has 6 DOF and 1 DOF respectively. In head, two CCD cameras are used for eye. In order to control all joints, distributed control architecture is adopted to reduce the computation burden of the main controller and to expand the devices easily. The main controller attached its back communicates with sub-controllers in real-time by using CAN (Controller Area Network) protocol. We used Windows XP as its OS (Operating System) for fast development of main control program and easy extension of peripheral devices. And RTX, HAL(Hardware Abstraction Layer) extension program, is used to realize the real-time control in Windows XP environment. We present about real-time control of KHR-2 in Windows XP with RTX and basic walking control algorithm. Details of the KHR-2 are described in this paper.
Bui, Van Phuoc;Jeong, Jeong-Soon;Kim, Young-Bok;Kim, Dong-Wook
한국해양공학회지
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제24권2호
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pp.10-17
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2010
Conventionally, because it is difficult to control a ship in shallow water and because attempting to do so creates unwanted environmental effects, maneuvering ships in the harbor area for berthing is usually done with the assistance of tugboats. In this paper, we propose a new method for berthing ships automatically by using bow and stern thrusters. Specifically, a steering motion model of a ship is considered, and parameters in the equation are evaluated by the system identification technique. An optimal controller based on observations was designed from the linearization of the non-linear ship motion in the horizontal plane. It is used to reduce the uncertainty about the ship's dynamics and reduce measurement requirements. The performance of the controller was also analyzed for its robustness relative to avoiding disturbing the environment due to winds, currents, and wave-drift forces. Experiments were conducted to estimate the potential for identifying result and the design of the controller. Specifically, in this paper, the system modeling and tracking control approach are discussed based on a two-degree-of-freedom (2DOF) servo-system design.
This paper proposes the modeling of the dynamics of two cooperating robot manipulators performing the assembly job such as peg-in-hole while coordinating the payload along the desired path. The mass and moment of inertia of the manipulators and the payload are assumed to be unknown. To control the uncertain system, a robust control algorithm based on the computed torque control is proposed. Usually, the robust controller requires high input torques such that it may face input saturation in actual application. In this reason, the robust control algorithm includes fuzzy logic such that the magnitude of the input torque of the manipulators is controlled not to go over the hardware saturation while keeping path tracking errors bounded. A numerical example using dual three degree-of-freedom manipulators is shown.
본 논문에서는 로봇 매니퓰레이터가 기준 궤적을 추종할 수 있도록 영상기반 강인제어기를 제안하였다. 카메라로부터 획득된 목표물의 특징점을 원하는 특징점 좌표로 로봇이 이동할 수 있도록 기준 궤적을 생성하고, 제어 입력에 포함되는 로봇 동역학부의 파라미터 불확실성을 보상하기 위한 강인제어기를 설계하였다. 또한 자코비안에 불확실성이 존재하는 경우 이를 보상하기 위한 제어 입력을 갖는 영상기반 강인제어기를 제안하였다. 시스템의 안정도는 Lyapunov 안정도 판별법을 이용하여 검증하였다. 5-링크 2 자유도의 로봇 매니퓰레이터를 대상으로 제안된 제어기를 적용한 모의실험과 실험을 통하여 제어 성능을 입증하였다.
A pneumatic artificial muscle type of actuator, which acts similar to human muscle, is developed recently. In this paper, an adaptive controller is presented for the trajectory tracking problem of a two-degree- of-freedom manipulator using two pairs of pneumatic artificial muscle actuators. Due to the nonlinearity and the uncertainty on the dynamics of the actuator, it is difficult to make the effective control schemes of this system. By the adaptive control law which inclueds a nonlinear "feedforward" term compensating paramet- ric uncertainties in addition to P.I.D. scheme, both golbal stability of the system and convergence of the tracking error are guaranted. The effectiveness of the proposed control method for the manipulator using this actuator is illustrated through experiments.periments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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