PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Predykcyjna metoda wyznaczania siły w siłowym sprzężeniu zwrotnym w systemie zdalnie sterowanym

Identyfikatory
Warianty tytułu
EN
Predictive method of force determination in the force-feedback communication channel of remotely controlled system
Języki publikacji
PL
Abstrakty
PL
W artykule został przedstawiony schemat sterowania bezczujnikowego systemu zdalnie sterowanego z siłowym sprzężeniem zwrotnym wykorzystujący model odwrotny, którego sygnał wyjściowy i wejściowy przewidywany jest przez bloki predykcyjne. W ramach prowadzonych prac została także przedstawiona metoda, która pozwala na oszacowanie stałych czasowych bloków predykcyjnych. Metoda predykcji sygnału wejściowego oraz wyjściowego modelu została zaprojektowana, aby poradzić sobie ze zjawiskami opóźnień transportowych i przesunięć fazowych spowodowanych przez obiekty rzeczywiste. Przedstawione rozwiązanie jest alternatywą dla wykorzystania skomplikowanych nieliniowych modeli, których analiza stabilności jest utrudniona, oraz wymagają wykorzystania układów obliczeniowych dużej mocy. Efektywność metody zweryfikowano na hydraulicznym stanowisku badawczym.
EN
In the paper a sensor-less control scheme for a bilateral teleoperation system with a force-feedback based on a prediction of an input and an output of an inverse model by prediction blocks was presented. As a part of the work a method of a time coefficient estimation of the prediction block was also presented. The prediction method of an input and an output of an inverse model was designed to minimize the effect of the transport delay and the phase shift of sensors, actuators and mechanical objects. The solution is an alternative to complex non-linear models, which involve a difficult stability analysis and require control systems with high computing power. The effectiveness of the method has been verified on the hydraulic test stand.
Rocznik
Strony
88--97
Opis fizyczny
Bibliogr. 43 poz.
Twórcy
autor
  • Instytut Technologii Mechanicznej, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
autor
  • Instytut Technologii Mechanicznej, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
  • Instytut Technologii Mechanicznej, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Bibliografia
  • 1. Arcara, P., C. Melchiorri, and S. Stramigioli. Intrinsically passive control in bilateral teleoperation mimo systems. in "Control Conference (ECC), 2001 European". 2001. p. 1180-1185.
  • 2. Atashzar, S.F., I.G. Polushin, and R.V. Patel. Projection-based force reflection algorithms for teleoperated rehabilitation therapy. in "2013 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems". 2013. p. 477-482.
  • 3. Ben-Dov, D. and S.E. Salcudean. A force-controlled pneumatic actuator for use in teleoperation masters. In "Robotics and Automation, 1993. Proceedings., 1993 IEEE International Conference on". 1993. p. 938-943 vol.3.
  • 4. Chang, M.-K., An adaptive self-organizing fuzzy sliding mode controller for a 2-DOF rehabilitation robot actuated by pneumatic muscle actuators. "Control Engineering Practice" 2010, 18(1): p. 13-22.
  • 5. Ferrell, W.R., Delayed Force Feedback. "Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society" 1966, 8(5): p. 449-455.
  • 6. Ferrell, W.R., Remote manipulation with transmission delay. "IEEE Transactions on Human Factors in Electronics" 1965, HFE-6(1): p. 24-32.
  • 7. Ferrell, W.R. and T.B. Sheridan, Supervisory control of remote manipulation. "IEEE Spectrum" 1967, 4(10): p. 81-88.
  • 8. Hastrudi-Zaad, K. and S.E. Salcudean. On the use of local force feedback for transparent teleoperation. in "Robotics and Automation, 1999. Proceedings. 1999 IEEE International Conference on". 1999. p. 1863-1869 vol.3.
  • 9. Hulin, T., A. Albu-Schäffer, and G. Hirzinger, Passivity and Stability Boundaries for Haptic Systems With Time Delay. "IEEE Transactions on Control Systems Technology" 2014, 22(4): p. 1297-1309.
  • 10. Hyun Chul, C., et al. Sliding-mode-based impedance controller for bilateral teleoperation under varying time delay. in "Robotics and Automation, 2001. Proceedings 2001 ICRA. IEEE International Conference on". 2001. p. 1025-1030 vol.1.
  • 11. Kaya, I., Obtaining controller parameters for a new PI-PD Smith predictor using autotuning. "Journal of Process Control" 2003, 13(5): p. 465-472.
  • 12. Khadraoui, S., M. Rakotondrabe, and P. Lutz, Interval Modeling and Robust Control of Piezoelectric Microactuators. "Control Systems Technology, IEEE Transactions on" 2012, 20(2): p. 486-494.
  • 13. Kim, W.S. Developments of new force reflecting control schemes and an application to a teleoperation training simulator. in "Robotics and Automation, 1992. Proceedings., 1992 IEEE International Conference on". 1992. p. 1412-1419 vol.2.
  • 14. Kim, W.S., B. Hannaford, and A.K. Fejczy, Force-reflection and shared compliant control in operating telemanipulators with time delay. "Robotics and Automation, IEEE Transactions on" 1992, 8(2): p. 176-185.
  • 15. Larson, R. and W. Keckler, Optimum adaptive control in an unknown environment. "IEEE Transactions on Automatic Control" 1968, 13(4): p. 438-439.
  • 16. Lawrence, D.A., Stability and transparency in bilateral teleoperation. "Robotics and Automation, IEEE Transactions on" 1993, 9(5): p. 624-637.
  • 17. Majhi, S. and D.P. Atherton, Obtaining controller parameters for a new Smith predictor using autotuning. "Automatica" 2000, 36(11): p. 1651-1658.
  • 18. Miądlicki, K. and M. Pajor, Overview of user interfaces used in load lifting devices. "International Journal of Scientific & Engineering Research" 2015, 6(9): p. 1215-1220.
  • 19. Miądlicki, K. and M. Pajor, Real-time gesture control of a CNC machine tool with the use Microsoft Kinect sensor. "International Journal of Scientific & Engineering Research" 2015, 6(9): p. 538-543.
  • 20. Moreau, R., et al., Sliding-mode bilateral teleoperation control design for master–slave pneumatic servo systems. "Control Engineering Practice" 2012, 20(6): p. 584-597.
  • 21. Nguyen, T., et al., Accurate Sliding-Mode Control of Pneumatic Systems Using Low-Cost Solenoid Valves. "Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on" 2007, 12(2): p. 216-219.
  • 22. Niemeyer, G. and J.J.E. Slotine, Stable adaptive teleoperation. "Oceanic Engineering, IEEE Journal of" 1991, 16(1): p. 152-162.
  • 23. Pajor, M., K. Miądlicki, and M. Saków, KINECT SENSOR IMPLEMENTATION IN FANUC ROBOT MANIPULATION. "Archives of mechanical technology and automation" 2014, 34(3): p. 35-44.
  • 24. Polushin, I.G., A. Takhmar, and R.V. Patel, Projection-Based Force-Reflection Algorithms With Frequency Separation for Bilateral Teleoperation. "Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on" 2015, 20(1): p. 143-154.
  • 25. Rakotondrabe, M. and I.A. Ivan, Development and Force/Position Control of a New Hybrid Thermo-Piezoelectric MicroGripper Dedicated to Micromanipulation Tasks. "Automation Science and Engineering, IEEE Transactions on" 2011, 8(4): p. 824-834.
  • 26. Rakotondrabe, M., et al. Dynamic displacement self-sensing and robust control of cantilever piezoelectric actuators dedicated for microassembly. in "Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), 2010 IEEE/ASME International Conference on". 2010. p. 557-562.
  • 27. Rakotondrabe, M., et al., Simultaneous Displacement/Force Self-Sensing in Piezoelectric Actuators and Applications to Robust Control. "Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on" 2015, 20(2): p. 519-531.
  • 28. Saków, M., M. Pajor, and A. Parus, Estymacja siły oddziaływania środowiska na układ zdalnie sterowany ze sprzężeniem siłowym zwrotnym o kinematyce kończyny górnej. "MODELOWANIE INZYNIERSKIE" 2016, 58: p. 113-122.
  • 29. Saków, M. and A. Parus, Sensorless control scheme for teleoperation with force-feedback, based on a hydraulic servo-mechanism, theory and experiment. "Measurement Automation Monitoring" 2016, 62(12): p. 417-425.
  • 30. Sheridan, T.B., Space teleoperation through time delay: review and prognosis. "Robotics and Automation, IEEE Transactions on" 1993, 9(5): p. 592-606.
  • 31. Sheridan, T.B. and W.R. Ferrell, Human control of remote computer-manipulators, in Proceedings of the 1st international joint conference on Artificial intelligence. 1969, Morgan Kaufmann Publishers Inc.: Washington, DC. p. 483-494.
  • 32. Stuart, K.D. and M. Majewski. Intelligent Opinion Mining and Sentiment Analysis Using Artificial Neural Networks. in "International Conference on Neural Information Processing". 2015. p. 103-110.
  • 33. Stuart, K.D., M. Majewski, and A.B. Trelis. Intelligent semantic-based system for corpus analysis through hybrid probabilistic neural networks. in "International Symposium on Neural Networks". 2011. p. 83-92.
  • 34. Tadano, K. and K. Kawashima. Development of 4-DOFs forceps with force sensing using pneumatic servo system. in "Proceedings 2006 IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2006. ICRA 2006.".2006. p. 2250-2255.
  • 35. Tavakoli, M., R.V. Patel, and M. Moallem. A force reflective master-slave system for minimally invasive surgery. in "Intelligent Robots and Systems, 2003. (IROS 2003). Proceedings. 2003 IEEE/RSJ International Conference on". 2003. p. 3077-3082 vol.3.
  • 36. Tomovic, R. and G. Boni, An adaptive artificial hand. "IRE Transactions on Automatic Control" 1962, 7(3): p. 3-10.
  • 37. Wei Tech, A., P.K. Khosla, and C.N. Riviere, Feedforward Controller With Inverse Rate-Dependent Model for Piezoelectric Actuators in Trajectory-Tracking Applications. "Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on" 2007, 12(2): p. 134-142.
  • 38. Wen-Hong, Z. and S.E. Salcudean, Stability guaranteed teleoperation: an adaptive motion/force control approach. "Automatic Control, IEEE Transactions on" 2000, 45(11): p. 1951-1969.
  • 39. Whitney, D., State space models of remote manipulation tasks. "IEEE Transactions on Automatic Control" 1969, 14(6): p. 617-623.
  • 40. Yong, Z. and E.J. Barth. Impedance Control of a Pneumatic Actuator for Contact Tasks. in "Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation". 2005. p. 987-992.
  • 41. Zhai, D .H. a nd Y . X ia, A daptive C ontrol f or T eleoperation System With V arying T ime D elays and Input Saturation Constraints. "IEEE Transactions on Industrial Electronics" 2016, 63(11): p. 6921-6929.
  • 42. Zhai, D.H. and Y. Xia, Adaptive Control of Semi-Autonomous Teleoperation System With Asymmetric Time-Varying Delays and Input Uncertainties. "IEEE Transactions on Cybernetics" 2016, PP(99): p. 1-13.
  • 43. Zhou, M. and P. Ben-Tzvi, RML Glove - An Exoskeleton Glove Mechanism With Haptics Feedback. "Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on" 2015, 20(2): p. 641-652.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-a25efbed-0541-46d2-a51c-3ca9cd776d50
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.