The precision aerial application of small farms, such as paddy, upland and orchard fields using agricultural unmanned helicopters became a new paradigm. The objective of this study was to evaluate the performance of a GPS module and algorithm, controlling drift of agricultural helicopter by the crosswind and maintaining the position for emergency landing. Purpose of the drift control, of which an algorithm works while hovering is related with the emergency sequence that coping with abnormal conditions of rotorcraft system. However, the inertial attitude control cannot detect a drifting motion of fuselage moving at the constant velocity, thus the crosswind takes the helicopter away from the landing position. Performance of the drift control module, based on the GPS that a hovering position did not deviate within 5m in diameter, were tested and evaluated. Initially, the reaction against a disturbing gust wind was sensitive, soon the helicopter maintained its locking position and azimuth within 5m in diameter. It was, however, difficult for the helicopter to recognize the swaying and nodding, the some deviation was expected due to the discrepancy characteristics of the GPS signal. The performance of the drift control proved the effectiveness of the module to maintain the position against an unintended drift during the emergency landing or hovering.
Kim, Ki-Yeoul;Kim, Sung-Hoe;Kim, Hyun;Lim, Ho;Jeong, Young-Hwa
The Journal of Information Technology
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제4권2호
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pp.117-127
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2001
A self-structured neural network algorithm that finds optimal fuzzy membership functions and nile base to fuzzy model is proposed and a fuzzy-neural network controller is designed to get more accurate position and velocity control of wheeled mobile robot. This procedure that is composed of three steps has its own unique process at each step. The elements of output term set are increased at first step and then the rule base Is varied according to increase of the elements. The adjusted controller is in competition with controller which doesn't include any increased elements. The adjusted controller will be removed if the control-law lost. Otherwise, the controller is replaced with the adjusted system. After finished regulation of output term set and rule base, searching for input membership functions is processed with constraints and fine tuning of output membership functions is done.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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제18권5호
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pp.692-699
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2008
This paper describes optimal operation method using recognition of walker's will for a robotic walker. Recently, walking aid system has been required according to the increase of elder and handicapped person. However, most of walking aid system don't have actuator for its movement. Unfortunately, standard frames have weakness for the movement to upward/download direction of slope. So, active type walking aids are interested, but it is not easy to control. In this paper, we adapt user's will system that can recognize walking direction and speed. First, FSR(Force Sensing Register) is applied to measure user's will to walk. And then, fuzzy algorithm is used for determining optimal wheel velocity and direction of the walking aid. From the result, walking aid can move smoothly and safely following the user's will. The walking aid can help user to walk more optimally. Here, all the processes are verified experimentally in the real world.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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제59권1호
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pp.44-54
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2023
In this study, the second-order Nomoto's nonlinear expansion model was implemented as a Tagaki-Sugeno fuzzy model based on the heading angular velocity to design the automatic steering system of a ship considering nonlinear elements. A Tagaki-Sugeno fuzzy PID controller was designed using the applied fuzzy membership functions from the Tagaki-Sugeno fuzzy model. The linear models and fuzzy membership functions of each operating point of a given nonlinear expansion model were simultaneously tuned using a genetic algorithm. It was confirmed that the implemented Tagaki-Sugeno fuzzy model could accurately describe the given nonlinear expansion model through the Zig-Zag experiment. The optimal parameters of the sub-PID controller for each operating point of the Tagaki-Sugeno fuzzy model were searched using a genetic algorithm. The evaluation function for searching the optimal parameters considered the route extension due to course deviation and the resistance component of the ship by steering. By adding a penalty function to the evaluation function, the performance of the automatic steering system of the ship could be evaluated to track the set course without overshooting when changing the course. It was confirmed that the sub-PID controller for each operating point followed the set course to minimize the evaluation function without overshoot when changing the course. The outputs of the tuned sub-PID controllers were combined in a weighted average method using the membership functions of the Tagaki-Sugeno fuzzy model. The proposed Tagaki-Sugeno fuzzy PID controller was applied to the second-order Nomoto's nonlinear expansion model. As a result of examining the transient response characteristics for the set course change, it was confirmed that the set course tracking was satisfactorily performed.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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제37권8C호
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pp.721-730
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2012
In this paper the problem of a moving control of an automatic guided vehicle(AGV) which transports a dead body to a designated cinerator safely in a crematorium, an special indoor environment, will be discussed. Since a method of burying guided lines in the floor is not proper to such an environment, a method of moving control of an AGV based on infrared ray sensors is now proposed. With this approach, the AGV emits infrared ray to the landmarks adheres to the ceiling to find a moving direction and then moves that direction by recognizing them. One of the typical problems for this method is that dead zone and/or overlapping zone may exist when the landmarks are deployed. To resolve this problem, an algorithm of recognizing double landmarks at each time is applied to minimize occurrences of sensing error. In addition, at the turning area to entering the designated cinerator, to fit an AGV with the entrance of the designated cinerator, an algorithm of controlling the velocity of both the inner and outer wheel of it. The functional correctness of our proposed algorithm has been verified by using a prototype vehicle. Our real AGV system has been applied to a crematorium and it moves automatically within an allowable range of location error.
In this paper, we will present a deeper look on optimal design methods that are related to path-planning for a mobile robot. To control the motion of a mobile robot in a clustered environment, it's necessary to know a suitable trajectory assuming certain start and goal point. Up to now, there are many literatures that concern optimal path planning for an obstacle avoided mobile robot. Among those literatures, we have chosen 2 novel methods for our further analysis. The first approach [4] is based on HJB(Hamilton-Jacobi-Bellman) equation whose solution is the return-function that helps to generate a shortest path to the goal. The later [5] is called polynomial-path-planning approach, in this method, a shortest polynomial-shape path would become a solution if it was a collision-free path. The camera network plays the role as sensors to generate updated map which locates the static and dynamic objects in the space. Therefore, the exhibition of both path planning and dynamic obstacle avoidance by the updated map would be accomplished simultaneously. As we mentioned before, our research will include the motion control of a true mobile robot on those optimal planned paths which were generated by above algorithms. Base on the kinematic and dynamic simulation results, we can realize the affection of moving speed to the stable of motion on each generated path. Also, we can verify the time-optimal trajectory through velocity tuning. To simplify for our analysis, we assumed the obstacles are cylindrical circular objects with the same size.
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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제35권3호
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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.
Kim, Sung-Woo;Abdelrahman, Mohammad;Park, Sang-Young;Choi, Kyu-Hong
Journal of Astronomy and Space Sciences
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제26권1호
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pp.31-46
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2009
An Unscented Kalman Filter (UKF) for estimation of the attitude and rate of a spacecraft using only magnetometer vector measurement is developed. The attitude dynamics used in the estimation is the nonlinear Euler's rotational equation which is augmented with the quaternion kinematics to construct a process model. The filter is designed for small satellite in low Earth orbit, so the disturbance torques include gravity-gradient torque, magnetic disturbance torque, and aerodynamic drag torque. The magnetometer measurements are simulated based on time-varying position of the spacecraft. The filter has been tested not only in the standby mode but also in the detumbling mode. Two types of actuators have been modeled and applied in the simulation. The PD controller is used for the two types of actuators (reaction wheels and thrusters) to detumble the spacecraft. The estimation error converged to within 5 deg for attitude and 0.1 deg/s for rate respectively when the two types of actuators were used. A joint state parameter estimation has been tested and the effect of the process noise covariance on the parameter estimation has been indicated. Also, Monte-Carlo simulations have been performed to test the capability of the filter to converge with the initial conditions sampled from a uniform distribution. Finally, the UKF performance has been compared to that of the EKF and it demonstrates that UKF slightly outperforms EKF. The developed algorithm can be applied to any type of small satellites that are actuated by magnetic torquers, reaction wheels or thrusters with a capability of magnetometer vector measurements for attitude and rate estimation.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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제24권1호
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pp.84-89
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2014
In this paper, an image-based visual servo control strategy for tracking a target object is applied to a camera-mounted omni-directional mobile robot. In order to get target angular velocity of each wheel from image coordinates of the target object, in general, a mathematical image Jacobian matrix is built using a camera model and a mobile robot kinematics. Unlike to the well-known mathematical image Jacobian, a simple rule-based control strategy is proposed to generate target angular velocities of the wheels in conjunction with size of the target object captured in a camera image. A camera image is divided into several regions, and a pre-defined rule corresponding to the target-located image region is applied to generate target angular velocities of wheels. The proposed algorithm is easily implementable in that no mathematical description for image Jacobian is required and a small number of rules are sufficient for target tracking. Experimental results are presented with descriptions about the overall experimental system.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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제8권11호
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pp.1707-1712
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2013
In this paper, we implement a hardware for motor control based on FPGA + embedded processor using Zynq EPP which is All Programmable SoC in order to improve a structural problem of motion control based on such as DSP, MCU and FPGA previously. The implemented motor controller that is fused controller with advantage of FPGA and embedded processor. The signal processing part of high velocity motor control is performed by motor controller based on FPGA. A motion profile and kinematic calculation that are required algorithm process such as operation of a complicate decimal point has processed in an embedded processor based on dual core. As a result of a hardware implementation, it has an advantage that has can be realized an effect of distribution process in one chip. It has also an advantage that is able to organize as a multi-axis motor controller through adding the IP core of motor control implemented on FPGA.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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