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Bond Graph Based Approach to Passive Teleoperation of a Hydraulic Backhoe / Krishnaswamy, Kailash
[article]
Titre : Bond Graph Based Approach to Passive Teleoperation of a Hydraulic Backhoe : Approche Basée par Graphique d'Obligation à Teleoperation Passif d'une Pelle Rétro Hydraulique Type de document : é Auteurs : Krishnaswamy, Kailash, Auteur; Li, Perry Y., Auteur Article en page : 176-185 p. énérale : Génie Mécanique Langue : Anglais
in Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control: Transactions of the ASME > Vol. 128 N° 1 (Mars 2006) . - 176-185 p.ésumé : Human operated, hydraulic actuated machines are widely used in many high-power applications. Improving productivity, safety and task quality (e.g., haptic feedback in a teleoperated scenario) has been the focus of past research. For robotic systems that interact with the physical environments, passivity is a useful property for ensuring safety and interaction stability. While passivity is a well utilized concept in electromechanical robotic systems, investigation of electrohydraulic control systems that enforce this passivity property are rare. This paper proposes and experimentally demonstrates a teleoperation control algorithm that renders a hydraulic backhoe/force feedback joystick system as a two-port, coordinated, passive machine. By fully accounting for the fluid compressibility, inertia dynamics and nonlinearity, coordination performance is much improved over a previous scheme in which the coordination control approximates the hydraulic system by its kinematic behavior. This is accomplished by a novel bond graph based three step design methodology: (1) energetically invariant transformation of the system into a pair of "shape" and "locked" subsystems; (2) inversion of the shape system bond graph to derive the coordination control law; (3) use of the locked system bond graph to derive an appropriate control law to achieve a target locked system dynamics while ensuring the passivity property of the coordinated system. The proposed passive control law has been experimentally verified for its bilateral energy transfer ability and performance enhancements.
L'humain a opéré, les machines actionnées hydrauliques sont largement répandus dans beaucoup d'applications de puissance élevée. Améliorant la productivité, la sûreté et chargent la qualité (par exemple, la rétroaction haptique dans a teleoperated le scénario) a été le centre de la recherche passée. Pour les systèmes robotiques qui agissent l'un sur l'autre avec les environnements physiques, la passivité est une propriété utile pour assurer la stabilité de sûreté et d'interaction. Tandis que la passivité est un concept bien utilisé dans les systèmes robotiques électromécaniques, la recherche sur les systèmes de commande électrohydrauliques qui imposent cette propriété de passivité sont rare. Cet article propose et démontre expérimentalement un algorithme de commande de teleoperation qui rend un système hydraulique de manche de rétroaction de force de pelle rétro comme port deux, machine coordonnée et passive. Par entièrement comptabilité pour la compressibilité, la dynamique d'inertie et la non-linéarité liquides, l'exécution de coordination est beaucoup améliorée au-dessus d'un arrangement précédent dans lequel la commande de coordination rapproche le circuit hydraulique par son comportement cinématique. Ceci est accompli par un graphique d'obligation de roman a basé la méthodologie de conception de trois étapes : (1) la transformation énergétiquement invariable du système dans une paire de "forme" et "a fermé" des sous-ensembles à clef ; (2) inversion du graphique d'obligation de système de forme pour dériver la loi de commande de coordination ; (3) l'utilisation du graphique verrouillé d'obligation de système de dériver une loi appropriée de commande pour réaliser une cible a fermé la dynamique à clef de système tout en assurant la propriété de passivité du système coordonné. La loi passive proposée de commande a été expérimentalement vérifiée pour assurer ses perfectionnements bilatéraux de capacités et d'exécution de transfert d'énergie.é : Machine Hydraulique Rétroaction haptique Système robotique Passivité Stabilité de sureté Système robotique électromécanique Commande électrohydraulique Téléopération Inertie Non-linéarité Comportement cinématique Indexation : 629.8 En ligne : kailash.kvishnaswamy@honeywell.com, pli@me.umn.edu [article]
Bond Graph Based Approach to Passive Teleoperation of a Hydraulic Backhoe [é] = Approche Basée par Graphique d'Obligation à Teleoperation Passif d'une Pelle Rétro Hydraulique / Krishnaswamy, Kailash, Auteur; Li, Perry Y., Auteur . - 176-185 p..
Génie Mécanique
in Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control: Transactions of the ASME > Vol. 128 N° 1 (Mars 2006) . - 176-185 p.ésumé : Human operated, hydraulic actuated machines are widely used in many high-power applications. Improving productivity, safety and task quality (e.g., haptic feedback in a teleoperated scenario) has been the focus of past research. For robotic systems that interact with the physical environments, passivity is a useful property for ensuring safety and interaction stability. While passivity is a well utilized concept in electromechanical robotic systems, investigation of electrohydraulic control systems that enforce this passivity property are rare. This paper proposes and experimentally demonstrates a teleoperation control algorithm that renders a hydraulic backhoe/force feedback joystick system as a two-port, coordinated, passive machine. By fully accounting for the fluid compressibility, inertia dynamics and nonlinearity, coordination performance is much improved over a previous scheme in which the coordination control approximates the hydraulic system by its kinematic behavior. This is accomplished by a novel bond graph based three step design methodology: (1) energetically invariant transformation of the system into a pair of "shape" and "locked" subsystems; (2) inversion of the shape system bond graph to derive the coordination control law; (3) use of the locked system bond graph to derive an appropriate control law to achieve a target locked system dynamics while ensuring the passivity property of the coordinated system. The proposed passive control law has been experimentally verified for its bilateral energy transfer ability and performance enhancements.
L'humain a opéré, les machines actionnées hydrauliques sont largement répandus dans beaucoup d'applications de puissance élevée. Améliorant la productivité, la sûreté et chargent la qualité (par exemple, la rétroaction haptique dans a teleoperated le scénario) a été le centre de la recherche passée. Pour les systèmes robotiques qui agissent l'un sur l'autre avec les environnements physiques, la passivité est une propriété utile pour assurer la stabilité de sûreté et d'interaction. Tandis que la passivité est un concept bien utilisé dans les systèmes robotiques électromécaniques, la recherche sur les systèmes de commande électrohydrauliques qui imposent cette propriété de passivité sont rare. Cet article propose et démontre expérimentalement un algorithme de commande de teleoperation qui rend un système hydraulique de manche de rétroaction de force de pelle rétro comme port deux, machine coordonnée et passive. Par entièrement comptabilité pour la compressibilité, la dynamique d'inertie et la non-linéarité liquides, l'exécution de coordination est beaucoup améliorée au-dessus d'un arrangement précédent dans lequel la commande de coordination rapproche le circuit hydraulique par son comportement cinématique. Ceci est accompli par un graphique d'obligation de roman a basé la méthodologie de conception de trois étapes : (1) la transformation énergétiquement invariable du système dans une paire de "forme" et "a fermé" des sous-ensembles à clef ; (2) inversion du graphique d'obligation de système de forme pour dériver la loi de commande de coordination ; (3) l'utilisation du graphique verrouillé d'obligation de système de dériver une loi appropriée de commande pour réaliser une cible a fermé la dynamique à clef de système tout en assurant la propriété de passivité du système coordonné. La loi passive proposée de commande a été expérimentalement vérifiée pour assurer ses perfectionnements bilatéraux de capacités et d'exécution de transfert d'énergie.é : Machine Hydraulique Rétroaction haptique Système robotique Passivité Stabilité de sureté Système robotique électromécanique Commande électrohydraulique Téléopération Inertie Non-linéarité Comportement cinématique Indexation : 629.8 En ligne : kailash.kvishnaswamy@honeywell.com, pli@me.umn.edu
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Titre : Control and Performance Evaluation of a Flywheel Energy-Storage System Associated to a Variable-Speed Wind Generator : Evaluation de Commande et de Performances d'un Système de Stockage d'Energie de Volant Associée à un Générateur de Vent de Variable-Vitesse Type de document : é Auteurs : Cimuca, Gabriel O., Auteur; Radulescu, Mircea M.; Robyns, Benoît; Saudemont, Christophe, Auteur Article en page : 1074- 1085 p. énérale : Génie Electrique Langue : Anglais
in IEEE Transactions on Industrial Electronics > Vol. 53 N° 4 (Aout 2006) . - 1074- 1085 p.ésumé : The flywheel energy-storage systems (FESSs) are suitable for improving the quality of the electric power delivered by the wind generators and for helping these generators to contribute to the ancillary services. Supervisors must be used for controlling the power flow from a variable-speed wind generator (VSWG) to the power grid or to an isolated load. This paper investigates the control method and the energetic performances of a low-speed FESS with a classical squirrel-cage induction machine in the view of its association to a VSWG. A test bench is developed, and experimental results are presented and discussed.
Les systèmes de stockage d'énergie de volant (FESSs) conviennent à améliorer la qualité de l'énergie électrique fournie par les générateurs de vent et à aider ces générateurs pour contribuer aux services auxiliaires. Des surveillants doivent être employés pour commander le flux de puissance d'un générateur de vent de variable-vitesse (VSWG) à la grille de puissance ou à une charge d'isolement. Cet article étudie la méthode de contrôle et les exécutions énergiques d'un FESS à vitesse réduite avec une machine squirrel-cage classique d'induction selon l'opinion de son association à un VSWG. Un banc d'essai est développé, et des résultats expérimentaux sont présentés et discutés.é : Efficiency Energy storage Induction machine Iosses Low-speed flywheel Power-flow control Supervisory Wind energy conversion systemEfficacité Stockage d'énergie Machine à induction Volant à vitesse réduite surveillance Système de conversion d'énergie éolienne Indexation : 621 DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : gabriel.cimuca@siemensvdo.com, christophe.saudemont@hei.fr, benoit.robyns@hei.fr, mircea.radulescu@mae.utcluj.ro [article]
Control and Performance Evaluation of a Flywheel Energy-Storage System Associated to a Variable-Speed Wind Generator [é] = Evaluation de Commande et de Performances d'un Système de Stockage d'Energie de Volant Associée à un Générateur de Vent de Variable-Vitesse / Cimuca, Gabriel O., Auteur; Radulescu, Mircea M.; Robyns, Benoît; Saudemont, Christophe, Auteur . - 1074- 1085 p..
Génie Electrique
in IEEE Transactions on Industrial Electronics > Vol. 53 N° 4 (Aout 2006) . - 1074- 1085 p.ésumé : The flywheel energy-storage systems (FESSs) are suitable for improving the quality of the electric power delivered by the wind generators and for helping these generators to contribute to the ancillary services. Supervisors must be used for controlling the power flow from a variable-speed wind generator (VSWG) to the power grid or to an isolated load. This paper investigates the control method and the energetic performances of a low-speed FESS with a classical squirrel-cage induction machine in the view of its association to a VSWG. A test bench is developed, and experimental results are presented and discussed.
Les systèmes de stockage d'énergie de volant (FESSs) conviennent à améliorer la qualité de l'énergie électrique fournie par les générateurs de vent et à aider ces générateurs pour contribuer aux services auxiliaires. Des surveillants doivent être employés pour commander le flux de puissance d'un générateur de vent de variable-vitesse (VSWG) à la grille de puissance ou à une charge d'isolement. Cet article étudie la méthode de contrôle et les exécutions énergiques d'un FESS à vitesse réduite avec une machine squirrel-cage classique d'induction selon l'opinion de son association à un VSWG. Un banc d'essai est développé, et des résultats expérimentaux sont présentés et discutés.é : Efficiency Energy storage Induction machine Iosses Low-speed flywheel Power-flow control Supervisory Wind energy conversion systemEfficacité Stockage d'énergie Machine à induction Volant à vitesse réduite surveillance Système de conversion d'énergie éolienne Indexation : 621 DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : gabriel.cimuca@siemensvdo.com, christophe.saudemont@hei.fr, benoit.robyns@hei.fr, mircea.radulescu@mae.utcluj.ro
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Titre : Control of a Non-Orthogonal Reconfigurable Machine Tool : Commande d'une Machine-Outil Non-Orthogonale Reconfigurable Type de document : é Auteurs : Katz, Reuven, Auteur; Yook, John, Auteur; Koren, Yoram Article en page : 397-405 p. énérale : Génie Mécanique Langue : Anglais
in Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control: Transactions of the ASME > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 397-405 p.ésumé : Computerized control systems for machine tools must generate coordinated movements of the separately driven axes of motion in order to trace accurately a predetermined path of the cutting tool relative to the workpiece. However, since the dynamic properties of the individual machine axes are not exactly equal, undesired contour errors are generated. The contour error is defined as the distance between the predetermined and actual path of the cutting tool. The cross-coupling controller (CCC) strategy was introduced to effectively decrease the contour errors in conventional, orthogonal machine tools. This paper, however, deals with a new class of machines that have non-orthogonal axes of motion and called reconfigurable machine tools (RMTs). These machines may be included in large-scale reconfigurable machining systems (RMSs). When the axes of the machine are non-orthogonal, the movement between the axes is tightly coupled and the importance of coordinated movement among the axes becomes even greater. In the case of a non-orthogonal RMT, in addition to the contour error, another machining error called in-depth error is also generated due to the non-orthogonal nature of the machine. The focus of this study is on the conceptual design of a new type of cross-coupling controller for a non-orthogonal machine tool that decreases both the contour and the in-depth machining errors. Various types of cross-coupling controllers, symmetric and non-symmetric, with and without feedforward, are suggested and studied. The stability of the control system is investigated, and simulation is used to compare the different types of controllers. We show that by using cross-coupling controllers the reduction of machining errors are significantly reduced in comparison with the conventional de-coupled controller. Furthermore, it is shown that the non-symmetric cross-coupling feedforward (NS-CC-FF) controller demonstrates the best results and is the leading concept for non-orthogonal machine tools.
Les systèmes de commande automatisés pour des machines-outils doivent produire des mouvements coordonnés des haches séparément conduites du mouvement afin de tracer exactement un chemin prédéterminé de l'outil de coupe relativement à l'objet. Cependant, puisque les propriétés dynamiques des différentes haches de machine ne sont pas exactement égales, des erreurs peu désirées de découpe sont produites. L'erreur de découpe est définie comme la distance entre le chemin prédéterminé et réel de l'outil de coupe. La stratégie en travers du contrôleur d'accouplement (ccc) a été présentée pour diminuer efficacement les erreurs de découpe dans des machines-outils conventionnelles et orthogonales. Cet article, cependant, traite une nouvelle classe des machines qui ont les haches non orthogonales du mouvement et des machines-outils reconfigurable appelées (RMTs). Ces machines peuvent être incluses dans les systèmes d'usinage reconfigurable à grande échelle (RMSs). Quand les haches de la machine sont non orthogonales, le mouvement entre les haches est étroitement couplé et l'importance du mouvement coordonné parmi les haches devient encore plus grande. Dans le cas d'un RMT non orthogonal, en plus de l'erreur de découpe, une autre erreur d'usinage appelée l'erreur détaillée est due également produit à la nature non orthogonale de la machine. Le centre de cette étude est sur le plan d'étude d'un nouveau type de contrôleur en travers d'accouplement pour une machine-outil non orthogonale qui diminue la découpe et les erreurs d'usinage détaillées. De divers types des contrôleurs en travers d'accouplement, symétriques et non symétriques, avec et sans le feedforward, sont suggérés et étudiés. La stabilité du système de commande est étudiée, et la simulation est employée pour comparer les différents types de contrôleurs. Nous prouvons qu'en employant les contrôleurs en travers d'accouplement la réduction d'erreurs d'usinage sont sensiblement réduites en comparaison du contrôleur couplé par De conventionnel. En outre, on lui montre que le contrôleur en travers non symétrique du feedforward d'accouplement (NS-CC-FF) démontre les meilleurs résultats et est le principal concept pour les machines-outils non orthogonales.é : Système de commande automatisé Machine-outil Hache de machine Découpe Contrôleur d'accouplement Machine-outil conventionnelle Machine-outil orthogonale Machine à hache non-orthogonale Machine-outil reconfigurable Indexation : 629.8 [article]
Control of a Non-Orthogonal Reconfigurable Machine Tool [é] = Commande d'une Machine-Outil Non-Orthogonale Reconfigurable / Katz, Reuven, Auteur; Yook, John, Auteur; Koren, Yoram . - 397-405 p..
Génie Mécanique
in Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control: Transactions of the ASME > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 397-405 p.ésumé : Computerized control systems for machine tools must generate coordinated movements of the separately driven axes of motion in order to trace accurately a predetermined path of the cutting tool relative to the workpiece. However, since the dynamic properties of the individual machine axes are not exactly equal, undesired contour errors are generated. The contour error is defined as the distance between the predetermined and actual path of the cutting tool. The cross-coupling controller (CCC) strategy was introduced to effectively decrease the contour errors in conventional, orthogonal machine tools. This paper, however, deals with a new class of machines that have non-orthogonal axes of motion and called reconfigurable machine tools (RMTs). These machines may be included in large-scale reconfigurable machining systems (RMSs). When the axes of the machine are non-orthogonal, the movement between the axes is tightly coupled and the importance of coordinated movement among the axes becomes even greater. In the case of a non-orthogonal RMT, in addition to the contour error, another machining error called in-depth error is also generated due to the non-orthogonal nature of the machine. The focus of this study is on the conceptual design of a new type of cross-coupling controller for a non-orthogonal machine tool that decreases both the contour and the in-depth machining errors. Various types of cross-coupling controllers, symmetric and non-symmetric, with and without feedforward, are suggested and studied. The stability of the control system is investigated, and simulation is used to compare the different types of controllers. We show that by using cross-coupling controllers the reduction of machining errors are significantly reduced in comparison with the conventional de-coupled controller. Furthermore, it is shown that the non-symmetric cross-coupling feedforward (NS-CC-FF) controller demonstrates the best results and is the leading concept for non-orthogonal machine tools.
Les systèmes de commande automatisés pour des machines-outils doivent produire des mouvements coordonnés des haches séparément conduites du mouvement afin de tracer exactement un chemin prédéterminé de l'outil de coupe relativement à l'objet. Cependant, puisque les propriétés dynamiques des différentes haches de machine ne sont pas exactement égales, des erreurs peu désirées de découpe sont produites. L'erreur de découpe est définie comme la distance entre le chemin prédéterminé et réel de l'outil de coupe. La stratégie en travers du contrôleur d'accouplement (ccc) a été présentée pour diminuer efficacement les erreurs de découpe dans des machines-outils conventionnelles et orthogonales. Cet article, cependant, traite une nouvelle classe des machines qui ont les haches non orthogonales du mouvement et des machines-outils reconfigurable appelées (RMTs). Ces machines peuvent être incluses dans les systèmes d'usinage reconfigurable à grande échelle (RMSs). Quand les haches de la machine sont non orthogonales, le mouvement entre les haches est étroitement couplé et l'importance du mouvement coordonné parmi les haches devient encore plus grande. Dans le cas d'un RMT non orthogonal, en plus de l'erreur de découpe, une autre erreur d'usinage appelée l'erreur détaillée est due également produit à la nature non orthogonale de la machine. Le centre de cette étude est sur le plan d'étude d'un nouveau type de contrôleur en travers d'accouplement pour une machine-outil non orthogonale qui diminue la découpe et les erreurs d'usinage détaillées. De divers types des contrôleurs en travers d'accouplement, symétriques et non symétriques, avec et sans le feedforward, sont suggérés et étudiés. La stabilité du système de commande est étudiée, et la simulation est employée pour comparer les différents types de contrôleurs. Nous prouvons qu'en employant les contrôleurs en travers d'accouplement la réduction d'erreurs d'usinage sont sensiblement réduites en comparaison du contrôleur couplé par De conventionnel. En outre, on lui montre que le contrôleur en travers non symétrique du feedforward d'accouplement (NS-CC-FF) démontre les meilleurs résultats et est le principal concept pour les machines-outils non orthogonales.é : Système de commande automatisé Machine-outil Hache de machine Découpe Contrôleur d'accouplement Machine-outil conventionnelle Machine-outil orthogonale Machine à hache non-orthogonale Machine-outil reconfigurable Indexation : 629.8
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Titre : Determination of Scaling Factors for Fuzzy Logic Control Using the Sliding-Mode Approach: Application to Control of a DC Machine Drive : Détermination des Facteurs de Graduation pour la Commande de Logique Floue en Utilisant l'Approche de Glisser-Mode : Application à la Commande d'une Commande de Machine de C.C Type de document : é Auteurs : Franck Betin, Auteur; Arnaud Sivert, Auteur; Amine Yazidi; Grard-Andr Capolino, Auteur Article en page : 296-309 p. énérale : Génie Electrique Langue : Anglais
in IEEE Transactions on Industrial Electronics > Vol. 54 N°1 (Fevrier 2007) . - 296-309 p.ésumé : In this paper, a new approach to define the optimum values of the scaling factors for a fuzzy logic controller, based on the sliding mode theory, has been proposed. Indeed, these factors are chosen in such a way that the trajectory in the phase plane is always attracted by the main diagonal of the fuzzy matrix and slides on this line. This approach was first tested in simulation to control the position of a permanent-magnet direct-current machine drive and then implemented on a low-cost 16-bit microcontroller. Furthermore, the scaling factors are tuned in function of the distance between the reference and the output in such a way as to cope with the discretization of the lookup table stored in the memory of the microcontroller. This algorithm has been successfully applied on an advanced test bed, which allows mechanical configuration changes.
é : DC machine drive Fuzzy logic control (FLC) Sliding-mode control.Commande de machine de C.C Commande de logique floue Commande de mode de glissement. Indexation : 621.38 DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : franck.betin@u.picardie.fr, gerard.capolino@.ieee.org [article]
Determination of Scaling Factors for Fuzzy Logic Control Using the Sliding-Mode Approach: Application to Control of a DC Machine Drive [é] = Détermination des Facteurs de Graduation pour la Commande de Logique Floue en Utilisant l'Approche de Glisser-Mode : Application à la Commande d'une Commande de Machine de C.C / Franck Betin, Auteur; Arnaud Sivert, Auteur; Amine Yazidi; Grard-Andr Capolino, Auteur . - 296-309 p..
Génie Electrique
in IEEE Transactions on Industrial Electronics > Vol. 54 N°1 (Fevrier 2007) . - 296-309 p.ésumé : In this paper, a new approach to define the optimum values of the scaling factors for a fuzzy logic controller, based on the sliding mode theory, has been proposed. Indeed, these factors are chosen in such a way that the trajectory in the phase plane is always attracted by the main diagonal of the fuzzy matrix and slides on this line. This approach was first tested in simulation to control the position of a permanent-magnet direct-current machine drive and then implemented on a low-cost 16-bit microcontroller. Furthermore, the scaling factors are tuned in function of the distance between the reference and the output in such a way as to cope with the discretization of the lookup table stored in the memory of the microcontroller. This algorithm has been successfully applied on an advanced test bed, which allows mechanical configuration changes.
é : DC machine drive Fuzzy logic control (FLC) Sliding-mode control.Commande de machine de C.C Commande de logique floue Commande de mode de glissement. Indexation : 621.38 DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : franck.betin@u.picardie.fr, gerard.capolino@.ieee.org
[article]
Titre : Efficiency Optimizing Control of Induction Motor Using Natural Variables : Commande de Linéarisation d'Efficacité de Moteur à Induction en Utilisant des Variables Normales Type de document : é Auteurs : Gan, Dong, Auteur; Ojo, Olorunfemi, Auteur Article en page : 1791-1798 p. énérale : Génie Électrique Langue : Anglais
in IEEE Transactions on Industrial Electronics > Vol. 53 N°6 (Decembre 2006) . - 1791-1798 p.ésumé : This paper presents a new approach of optimizing the efficiency of induction-motor drives through minimizing the copper and core losses. The induction-machine model, which accounts for the varying core-loss resistance and saturation dependent magnetizing inductance, uses natural and reference frame independent quantities as state variables. Utilization of the nonlinear geometric control methodology of input-output linearization with decoupling permits the implementation of the control in the stationary reference frame. This approach eliminates the need of synchronous reference transformation and flux alignment required in classical vector control schemes. The new efficiency optimizing formulation yields a reference rotor flux, which ensures a minimum loss and yields an improved efficiency of the drive system especially when driving part load. The proposed scheme and its advantages are demonstrated both by computer simulations and some experimental results for motor speed control.
Cet article présente une nouvelle approche d'optimiser l'efficacité des commandes d'induction-moteur en réduisant au minimum les pertes d'en cuivre et de noyau. Le modèle d'induction-machine, qui explique l'inductance magnétisante dépendante variable de résistance et de saturation de noyau-perte, emploie des quantités indépendantes normales et de référence d'armature comme variables d'état. L'utilisation de la méthodologie géométrique non-linéaire de commande de la linéarisation d'entrée-sortie avec le découplage permet l'exécution de la commande dans l'armature stationnaire de référence. Cette approche élimine le besoin de la transformation synchrone de référence et de l'alignement de flux exigés dans des arrangements classiques de commande de vecteur. La formulation de linéarisation de nouvelle efficacité rapporte un flux de rotor de référence, qui assure une perte minimum et rapporte une efficacité améliorée du système d'entraînement particulièrement en conduisant la charge de partie. L'arrangement proposé et ses avantages sont démontrés par des simulations sur ordinateur et quelques résultats expérimentaux pour la commande de vitesse de moteur.é : Commande d'induction-moteur Modèle d'induction-machine Armature Méthodologie géométrique non-linéaire Linéarisation d'entrée-sortie Transformation synchrone Commande de vecteur Commande de vitesse de moteur Indexation : 621 DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : jojo@tntech.edu [article]
Efficiency Optimizing Control of Induction Motor Using Natural Variables [é] = Commande de Linéarisation d'Efficacité de Moteur à Induction en Utilisant des Variables Normales / Gan, Dong, Auteur; Ojo, Olorunfemi, Auteur . - 1791-1798 p..
Génie Électrique
in IEEE Transactions on Industrial Electronics > Vol. 53 N°6 (Decembre 2006) . - 1791-1798 p.ésumé : This paper presents a new approach of optimizing the efficiency of induction-motor drives through minimizing the copper and core losses. The induction-machine model, which accounts for the varying core-loss resistance and saturation dependent magnetizing inductance, uses natural and reference frame independent quantities as state variables. Utilization of the nonlinear geometric control methodology of input-output linearization with decoupling permits the implementation of the control in the stationary reference frame. This approach eliminates the need of synchronous reference transformation and flux alignment required in classical vector control schemes. The new efficiency optimizing formulation yields a reference rotor flux, which ensures a minimum loss and yields an improved efficiency of the drive system especially when driving part load. The proposed scheme and its advantages are demonstrated both by computer simulations and some experimental results for motor speed control.
Cet article présente une nouvelle approche d'optimiser l'efficacité des commandes d'induction-moteur en réduisant au minimum les pertes d'en cuivre et de noyau. Le modèle d'induction-machine, qui explique l'inductance magnétisante dépendante variable de résistance et de saturation de noyau-perte, emploie des quantités indépendantes normales et de référence d'armature comme variables d'état. L'utilisation de la méthodologie géométrique non-linéaire de commande de la linéarisation d'entrée-sortie avec le découplage permet l'exécution de la commande dans l'armature stationnaire de référence. Cette approche élimine le besoin de la transformation synchrone de référence et de l'alignement de flux exigés dans des arrangements classiques de commande de vecteur. La formulation de linéarisation de nouvelle efficacité rapporte un flux de rotor de référence, qui assure une perte minimum et rapporte une efficacité améliorée du système d'entraînement particulièrement en conduisant la charge de partie. L'arrangement proposé et ses avantages sont démontrés par des simulations sur ordinateur et quelques résultats expérimentaux pour la commande de vitesse de moteur.é : Commande d'induction-moteur Modèle d'induction-machine Armature Méthodologie géométrique non-linéaire Linéarisation d'entrée-sortie Transformation synchrone Commande de vecteur Commande de vitesse de moteur Indexation : 621 DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : jojo@tntech.edu
[article]
Titre : Sensorless Control of Salient PMSM Drives in the Transition Region : Commande de Sonde-Moins des Commandes Saillantes de PMSM dans la Région de Transition Type de document : é Auteurs : Oskar Wallmark, Auteur; Lennart Harnefors, Auteur Article en page : 1179- 1187 p. énérale : Génie Electrique Langue : Anglais
in IEEE Transactions on Industrial Electronics > Vol. 53 N° 4 (Aout 2006) . - 1179- 1187 p.ésumé : This paper considers speed and position estimation of salient permanent-magnet synchronous machines (PMSMs). An estimator of phase-locked loop (PLL) type is considered. Signal injection techniques are used in the zero-speed and low-speed regions, while information found in the back electromotive force (EMF) is used for higher speeds. Particular focus is put on the transition region, i.e., the speed region where the estimator switches between signal-injection and back-EMF-based methods. It is shown that the estimator may become unstable for certain setups of machine parameters and operating conditions if the transition region is determined incorrectly. To avoid this instability, design rules for how the transition region should be determined, as well as recommended selections for all parameters introduced, are given. The results of the analysis are also supported with experimental results.
Cet article considère l'évaluation de vitesse et de position des machines synchrones à un aimant permanent saillantes (PMSMs). Un estimateur de type phase-verrouillé de la boucle (PLL) est considéré. Des techniques d'injection de signal sont employées dans la zéro-vitesse et les régions à vitesse réduite, alors que l'information trouvée dans la force électromotrice arrière (EMF) est employée pour des vitesses plus élevées. Le foyer particulier est mis sur la région de transition, c.-à-d., la région de vitesse où l'estimateur commute entre la signal-injection et les méthodes en arrière-EMF-basées. On lui montre que l'estimateur peut devenir instable pour certaines installations des paramètres de machine et des conditions de fonctionnement si la région de transition est déterminée inexactement. Pour éviter cette instabilité, concevoir les règles pour comment la région de transition devrait être déterminée, comme des choix recommandés pour tous les paramètres présentés, sont donnés. Les résultats de l'analyse sont également soutenus avec des résultats expérimentaux.é : Permanent-magnet synchronous machine Phase-locked loop Position estimation Sensorless control Signal injection Speed estimation.Machine synchrone à un aimant permanent Boucle verrouillée de phase Placement d'évaluation Sonde moins d'injection de signal de commande Evaluation de vitesse Indexation : 621 DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : oskar.wallmark@chalmers.se, lennart.harnefors@se.abb.com [article]
Sensorless Control of Salient PMSM Drives in the Transition Region [é] = Commande de Sonde-Moins des Commandes Saillantes de PMSM dans la Région de Transition / Oskar Wallmark, Auteur; Lennart Harnefors, Auteur . - 1179- 1187 p..
Génie Electrique
in IEEE Transactions on Industrial Electronics > Vol. 53 N° 4 (Aout 2006) . - 1179- 1187 p.ésumé : This paper considers speed and position estimation of salient permanent-magnet synchronous machines (PMSMs). An estimator of phase-locked loop (PLL) type is considered. Signal injection techniques are used in the zero-speed and low-speed regions, while information found in the back electromotive force (EMF) is used for higher speeds. Particular focus is put on the transition region, i.e., the speed region where the estimator switches between signal-injection and back-EMF-based methods. It is shown that the estimator may become unstable for certain setups of machine parameters and operating conditions if the transition region is determined incorrectly. To avoid this instability, design rules for how the transition region should be determined, as well as recommended selections for all parameters introduced, are given. The results of the analysis are also supported with experimental results.
Cet article considère l'évaluation de vitesse et de position des machines synchrones à un aimant permanent saillantes (PMSMs). Un estimateur de type phase-verrouillé de la boucle (PLL) est considéré. Des techniques d'injection de signal sont employées dans la zéro-vitesse et les régions à vitesse réduite, alors que l'information trouvée dans la force électromotrice arrière (EMF) est employée pour des vitesses plus élevées. Le foyer particulier est mis sur la région de transition, c.-à-d., la région de vitesse où l'estimateur commute entre la signal-injection et les méthodes en arrière-EMF-basées. On lui montre que l'estimateur peut devenir instable pour certaines installations des paramètres de machine et des conditions de fonctionnement si la région de transition est déterminée inexactement. Pour éviter cette instabilité, concevoir les règles pour comment la région de transition devrait être déterminée, comme des choix recommandés pour tous les paramètres présentés, sont donnés. Les résultats de l'analyse sont également soutenus avec des résultats expérimentaux.é : Permanent-magnet synchronous machine Phase-locked loop Position estimation Sensorless control Signal injection Speed estimation.Machine synchrone à un aimant permanent Boucle verrouillée de phase Placement d'évaluation Sonde moins d'injection de signal de commande Evaluation de vitesse Indexation : 621 DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : oskar.wallmark@chalmers.se, lennart.harnefors@se.abb.com
[article]
Titre : A Smooth Switching From Power-Assist Control to Automatic Transfer Control and Its Application to a Transfer Machine : Une commutation douce de commande d'aide de puissance à la commande automatique de transfert et de son application à une machine de transfert Type de document : é Auteurs : Susumu Hara, Auteur Article en page : 638-650 p. énérale : Génie Electrique Langue : Anglais
in IEEE Transactions on Industrial Electronics > Vol. 54 N°1 (Fevrier 2007) . - 638-650 p.ésumé : Power-assist system technology and its application to manufacturing systems have attracted special interest recently. For example, automobile assembly processes utilizing power-assist systems exist. Many power-assist systems for industrial uses possess simple power-assisting functions only. The transfer of controlled objects is generally processed by another system. This paper proposes a transfer control method for a cart with motor by means of a smooth switching from the impedance control realizing the power-assist to the servo control for automatic transfer. To obtain the smooth switching, this paper utilizes a nonstationary impedance control method whose impedance parameters are time varying. A linear quadratic integral control method based on time-varying feedback gains is also introduced. By considering the setting of the time-varying parameters, the control characteristic is smoothly varied without control input saturation. This method increases the efficiency of control processes and realizes comfortable work for operators. The effectiveness of the method is verified by experiments and simulations.
La technologie de système d'aide de puissance et son application aux systèmes de fabrication ont attiré l'intérêt spécial récemment. Par exemple, les assemblages d'automobile utilisant des systèmes d'aide de puissance existent. Beaucoup puissance-aident des systèmes pour des usages industriels possèdent la puissance simple aidant des fonctions seulement. Le transfert des objets commandés est généralement traité par un autre système. Cet article propose une méthode de contrôle de transfert pour un chariot avec le moteur au moyen d'une commutation douce de la commande d'impédance réalisant que puissance-aider à la servocommande pour le transfert automatique. Pour obtenir la commutation douce, cet article utilise une méthode de contrôle non stationnaire d'impédance dont les paramètres d'impédance sont changer de temps. Une méthode de contrôle intégrale quadratique linéaire basée sur des gains temps-variables de rétroaction est également présentée. En considérant l'arrangement des paramètres temps-variables, la caractéristique de commande est sans à-coup changée sans saturation d'entrée de commande. Cette méthode augmente l'efficacité des procédés de commande et réalise le travail confortable pour des opérateurs. L'efficacité de la méthode est vérifiée par des expériences et des simulations.é : Impedance control Man-machine systems Motion control Optimal control Power-assist system Servosystems Transfert machine Commande d'impédance Systèmes homme-machine Commande de mouvement Système d'aide de puissance Servosystèmes Machine de Transfert Indexation : 621.38 DEWEY : 629.8 ISSN : 0278-0046 RAMEAU : Commutation--Commande automatique-- Impédance électrique En ligne : haras@toyota-ti.ac.jp [article]
A Smooth Switching From Power-Assist Control to Automatic Transfer Control and Its Application to a Transfer Machine [é] = Une commutation douce de commande d'aide de puissance à la commande automatique de transfert et de son application à une machine de transfert / Susumu Hara, Auteur . - 638-650 p..
Génie Electrique
in IEEE Transactions on Industrial Electronics > Vol. 54 N°1 (Fevrier 2007) . - 638-650 p.ésumé : Power-assist system technology and its application to manufacturing systems have attracted special interest recently. For example, automobile assembly processes utilizing power-assist systems exist. Many power-assist systems for industrial uses possess simple power-assisting functions only. The transfer of controlled objects is generally processed by another system. This paper proposes a transfer control method for a cart with motor by means of a smooth switching from the impedance control realizing the power-assist to the servo control for automatic transfer. To obtain the smooth switching, this paper utilizes a nonstationary impedance control method whose impedance parameters are time varying. A linear quadratic integral control method based on time-varying feedback gains is also introduced. By considering the setting of the time-varying parameters, the control characteristic is smoothly varied without control input saturation. This method increases the efficiency of control processes and realizes comfortable work for operators. The effectiveness of the method is verified by experiments and simulations.
La technologie de système d'aide de puissance et son application aux systèmes de fabrication ont attiré l'intérêt spécial récemment. Par exemple, les assemblages d'automobile utilisant des systèmes d'aide de puissance existent. Beaucoup puissance-aident des systèmes pour des usages industriels possèdent la puissance simple aidant des fonctions seulement. Le transfert des objets commandés est généralement traité par un autre système. Cet article propose une méthode de contrôle de transfert pour un chariot avec le moteur au moyen d'une commutation douce de la commande d'impédance réalisant que puissance-aider à la servocommande pour le transfert automatique. Pour obtenir la commutation douce, cet article utilise une méthode de contrôle non stationnaire d'impédance dont les paramètres d'impédance sont changer de temps. Une méthode de contrôle intégrale quadratique linéaire basée sur des gains temps-variables de rétroaction est également présentée. En considérant l'arrangement des paramètres temps-variables, la caractéristique de commande est sans à-coup changée sans saturation d'entrée de commande. Cette méthode augmente l'efficacité des procédés de commande et réalise le travail confortable pour des opérateurs. L'efficacité de la méthode est vérifiée par des expériences et des simulations.é : Impedance control Man-machine systems Motion control Optimal control Power-assist system Servosystems Transfert machine Commande d'impédance Systèmes homme-machine Commande de mouvement Système d'aide de puissance Servosystèmes Machine de Transfert Indexation : 621.38 DEWEY : 629.8 ISSN : 0278-0046 RAMEAU : Commutation--Commande automatique-- Impédance électrique En ligne : haras@toyota-ti.ac.jp
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Titre : Stable Forbidden-Region Virtual Fixtures for Bilateral Telemanipulation : Montages Virtuels Interdits Stables de Région pour Télémanipulation Bilatéral Type de document : é Auteurs : Abbott, Jake J., Auteur; Okamura, Alison M., Auteur Article en page : 53-64 p. énérale : Génie Mécanique Langue : Anglais
in Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control: Transactions of the ASME > Vol. 128 N° 1 (Mars 2006) . - 53-64 p.ésumé : There has been recent interest in novel human-machine collaborative control laws, called "virtual fixtures," which provide operator assistance for telemanipulation tasks. A forbidden-region virtual fixture is a constraint, implemented in software, that seeks to prevent the slave manipulator of a master/slave telemanipulation system from entering into a forbidden region of the workspace. In this paper, we consider the problem of unstable vibrations of the slave and/or master against forbidden-region virtual fixtures for a general class of telemanipulator control architectures, including those with haptic feedback. To the best of the authors' knowledge, there has been no rigorous study of the stability of forbidden-region virtual fixtures in previous work. The system is evaluated around the master and slave equilibrium position resulting from a constant desired human input force, using a discrete state-space model. We present a method to analytically determine if instability is possible in the system. We thoroughly evaluate this method, experimentally, applying malicious user strategies that attempt to drive the system unstable. Our approach agrees with experimental results and can be used to design and analyze the stability and transient properties of a telemanipulator interacting with virtual fixtures. We show that the user can affect both slave- and master-side virtual fixture stability by modifying his or her impedance characteristics. However, the upper bound on stable slave-side virtual fixture stiffness does not depend on the particular user.
Il y a eu intérêt récent pour des lois de collaboration homme-machine de commande de roman, appelées "les montages virtuels," qui fournissent l'opérateur que l'aide pour le telemanipulation charge. Un montage virtuel interdit de région est une contrainte, mise en application dans le logiciel, qui cherche à empêcher le manipulateur slave d'un système slave principal de telemanipulation d'entrer dans une région interdite de la zone de travail. En cet article, nous considérons le problème des vibrations instables du slave et ou de maître contre les montages virtuels interdits de région pour une classe générale des architectures de commande de télémanipulateur, y compris ceux avec la rétroaction haptique. Au meilleur de la connaissance des auteurs, il n'y a eu aucune étude rigoureuse de la stabilité des montages virtuels interdits de région dans les travaux précédents. Le système est évalué autour du maître et de la position slave d'équilibre résultant d'une force humaine désirée constante d'entrée, en utilisant un modèle discret de l'espace d'état. Nous présentons une méthode pour déterminer analytiquement si l'instabilité est possible dans le système. Nous évaluons complètement cette méthode, expérimentalement, appliquant les stratégies malveillantes d'utilisateur qui essayent de conduire le système instable. Notre approche est conforme aux résultats expérimentaux et peut être employée pour concevoir et analyser la stabilité et les propriétés passagères d'un télémanipulateur agissant l'un sur l'autre avec les montages virtuels. Nous prouvons que l'utilisateur peut affecter la stabilité virtuelle latérale slave et principale de montage en modifiant ses caractéristiques d'impédance. Cependant, la limite supérieure sur la rigidité virtuelle latérale slave stable de montage ne dépend pas de l'utilisateur particulier.é : Collaboration homme-machine Télémanipulation Montage virtuel Contrainte Manipulateur slave Vibration instable Rétroaction haptique Stabilité des montage virtuels Instabilité Stabilité virtuelle latérale slave Rigidité virtuel Indexation : 629.8 En ligne : jabbott@rthz.ch, aokamura@jhu.edu [article]
Stable Forbidden-Region Virtual Fixtures for Bilateral Telemanipulation [é] = Montages Virtuels Interdits Stables de Région pour Télémanipulation Bilatéral / Abbott, Jake J., Auteur; Okamura, Alison M., Auteur . - 53-64 p..
Génie Mécanique
in Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control: Transactions of the ASME > Vol. 128 N° 1 (Mars 2006) . - 53-64 p.ésumé : There has been recent interest in novel human-machine collaborative control laws, called "virtual fixtures," which provide operator assistance for telemanipulation tasks. A forbidden-region virtual fixture is a constraint, implemented in software, that seeks to prevent the slave manipulator of a master/slave telemanipulation system from entering into a forbidden region of the workspace. In this paper, we consider the problem of unstable vibrations of the slave and/or master against forbidden-region virtual fixtures for a general class of telemanipulator control architectures, including those with haptic feedback. To the best of the authors' knowledge, there has been no rigorous study of the stability of forbidden-region virtual fixtures in previous work. The system is evaluated around the master and slave equilibrium position resulting from a constant desired human input force, using a discrete state-space model. We present a method to analytically determine if instability is possible in the system. We thoroughly evaluate this method, experimentally, applying malicious user strategies that attempt to drive the system unstable. Our approach agrees with experimental results and can be used to design and analyze the stability and transient properties of a telemanipulator interacting with virtual fixtures. We show that the user can affect both slave- and master-side virtual fixture stability by modifying his or her impedance characteristics. However, the upper bound on stable slave-side virtual fixture stiffness does not depend on the particular user.
Il y a eu intérêt récent pour des lois de collaboration homme-machine de commande de roman, appelées "les montages virtuels," qui fournissent l'opérateur que l'aide pour le telemanipulation charge. Un montage virtuel interdit de région est une contrainte, mise en application dans le logiciel, qui cherche à empêcher le manipulateur slave d'un système slave principal de telemanipulation d'entrer dans une région interdite de la zone de travail. En cet article, nous considérons le problème des vibrations instables du slave et ou de maître contre les montages virtuels interdits de région pour une classe générale des architectures de commande de télémanipulateur, y compris ceux avec la rétroaction haptique. Au meilleur de la connaissance des auteurs, il n'y a eu aucune étude rigoureuse de la stabilité des montages virtuels interdits de région dans les travaux précédents. Le système est évalué autour du maître et de la position slave d'équilibre résultant d'une force humaine désirée constante d'entrée, en utilisant un modèle discret de l'espace d'état. Nous présentons une méthode pour déterminer analytiquement si l'instabilité est possible dans le système. Nous évaluons complètement cette méthode, expérimentalement, appliquant les stratégies malveillantes d'utilisateur qui essayent de conduire le système instable. Notre approche est conforme aux résultats expérimentaux et peut être employée pour concevoir et analyser la stabilité et les propriétés passagères d'un télémanipulateur agissant l'un sur l'autre avec les montages virtuels. Nous prouvons que l'utilisateur peut affecter la stabilité virtuelle latérale slave et principale de montage en modifiant ses caractéristiques d'impédance. Cependant, la limite supérieure sur la rigidité virtuelle latérale slave stable de montage ne dépend pas de l'utilisateur particulier.é : Collaboration homme-machine Télémanipulation Montage virtuel Contrainte Manipulateur slave Vibration instable Rétroaction haptique Stabilité des montage virtuels Instabilité Stabilité virtuelle latérale slave Rigidité virtuel Indexation : 629.8 En ligne : jabbott@rthz.ch, aokamura@jhu.edu
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Titre : Torque-Dependent Compliance Control in the Joint Space for Robot-Mediated Motor Therapy : Commande Dépendante de Conformité de Couple dans l'Espace Commun pour le Robot a Négocié la Thérapie de Moteur Type de document : é Auteurs : Formica, Domenico, Auteur; Zollo, Loredana, Auteur; Guglielmelli, Eugenio Article en page : 152-158 p. énérale : Génie Mécanique Langue : Anglais
in Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control: Transactions of the ASME > Vol. 128 N° 1 (Mars 2006) . - 152-158 p.ésumé : This paper is focused on the design of interaction control of robotic machines for rehabilitative motor therapy of the upper limb. The control approach tries to address requirements deriving from the application field and adopts a bioinspired approach for regulating robot behavior in the interaction with the patient. An inner-outer loop control scheme is proposed. In order to tune the level of force and improve robot adaptability in the interaction with the patient, a classical outer force control loop is used. For the inner loop, a novel control law for low-level tuning of robot compliance is introduced, that is borrowed from studies on the biological mechanisms for regulating the elastic properties of the human arm. A dedicated simulation tool, which models the dynamics of an operational robotic machine interacting with a human subject, has been developed. Validation of basic adaptability and safety requirements of the control scheme is carried out in simple tasks, e.g., reaching and contact/noncontact transitions, as well as in simulated situations of typical motor exercises. In particular, the simulation tests demonstrate the adaptive capabilities of the proposed control schemes, e.g., in counterbalancing patient incorrect movements related to the various levels of disability. Moreover, preliminar experimental tests carried out on a real robotic system demonstrated the possibility of using the proposed approach for guaranteeing safe interaction with the patient.
Cet article est concentré sur la conception de la commande d'interaction des machines robotiques pour la thérapie réhabilitative de moteur du membre supérieur. L'approche de commande essaye d'adresser des conditions dérivant du champ d'application et adopte a bioinspired l'approche pour le comportement de régulation de robot dans l'interaction avec le patient. On propose un arrangement intérieur-externe de commande de boucle. Afin d'accorder le niveau de la force et améliorer l'adaptabilité de robot dans l'interaction avec le patient, une boucle d'avertissement externe classique de force est employée. Pour la boucle intérieure, une loi de commande de roman pour l'accord de niveau bas de la conformité de robot est présentée, qui est empruntée aux études sur les mécanismes biologiques pour régler les propriétés élastiques du bras humain. Un outil consacré de simulation, qui modèle la dynamique d'une machine robotique opérationnelle agissant l'un sur l'autre avec un sujet humain, a été développé. La validation des conditions de base d'adaptabilité et de sûreté de l'arrangement de commande est effectuée dans simple charge, par exemple, l'atteinte et entre en contact avec des transitions de non contact, aussi bien que dans des situations simulées des exercices typiques de moteur. En particulier, les essais de simulation démontrent les possibilités adaptatives des arrangements proposés de commande, par exemple, en équilibrant les mouvements incorrects patients liés aux divers niveaux de l'incapacité. D'ailleurs, les essais expérimentaux preliminar effectués sur un vrai système robotique ont démontré la possibilité d'employer l'approche proposée pour garantir l'interaction sûre avec le patient.é : Machine robotique Régulation Modèle dynamique Simulation Adaptabilité Sûreté Indexation : 629.8 En ligne : d.formica@unicampus.it, l.zallo@unicampus.it, e.guglielmelli@unicampus.it [article]
Torque-Dependent Compliance Control in the Joint Space for Robot-Mediated Motor Therapy [é] = Commande Dépendante de Conformité de Couple dans l'Espace Commun pour le Robot a Négocié la Thérapie de Moteur / Formica, Domenico, Auteur; Zollo, Loredana, Auteur; Guglielmelli, Eugenio . - 152-158 p..
Génie Mécanique
in Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control: Transactions of the ASME > Vol. 128 N° 1 (Mars 2006) . - 152-158 p.ésumé : This paper is focused on the design of interaction control of robotic machines for rehabilitative motor therapy of the upper limb. The control approach tries to address requirements deriving from the application field and adopts a bioinspired approach for regulating robot behavior in the interaction with the patient. An inner-outer loop control scheme is proposed. In order to tune the level of force and improve robot adaptability in the interaction with the patient, a classical outer force control loop is used. For the inner loop, a novel control law for low-level tuning of robot compliance is introduced, that is borrowed from studies on the biological mechanisms for regulating the elastic properties of the human arm. A dedicated simulation tool, which models the dynamics of an operational robotic machine interacting with a human subject, has been developed. Validation of basic adaptability and safety requirements of the control scheme is carried out in simple tasks, e.g., reaching and contact/noncontact transitions, as well as in simulated situations of typical motor exercises. In particular, the simulation tests demonstrate the adaptive capabilities of the proposed control schemes, e.g., in counterbalancing patient incorrect movements related to the various levels of disability. Moreover, preliminar experimental tests carried out on a real robotic system demonstrated the possibility of using the proposed approach for guaranteeing safe interaction with the patient.
Cet article est concentré sur la conception de la commande d'interaction des machines robotiques pour la thérapie réhabilitative de moteur du membre supérieur. L'approche de commande essaye d'adresser des conditions dérivant du champ d'application et adopte a bioinspired l'approche pour le comportement de régulation de robot dans l'interaction avec le patient. On propose un arrangement intérieur-externe de commande de boucle. Afin d'accorder le niveau de la force et améliorer l'adaptabilité de robot dans l'interaction avec le patient, une boucle d'avertissement externe classique de force est employée. Pour la boucle intérieure, une loi de commande de roman pour l'accord de niveau bas de la conformité de robot est présentée, qui est empruntée aux études sur les mécanismes biologiques pour régler les propriétés élastiques du bras humain. Un outil consacré de simulation, qui modèle la dynamique d'une machine robotique opérationnelle agissant l'un sur l'autre avec un sujet humain, a été développé. La validation des conditions de base d'adaptabilité et de sûreté de l'arrangement de commande est effectuée dans simple charge, par exemple, l'atteinte et entre en contact avec des transitions de non contact, aussi bien que dans des situations simulées des exercices typiques de moteur. En particulier, les essais de simulation démontrent les possibilités adaptatives des arrangements proposés de commande, par exemple, en équilibrant les mouvements incorrects patients liés aux divers niveaux de l'incapacité. D'ailleurs, les essais expérimentaux preliminar effectués sur un vrai système robotique ont démontré la possibilité d'employer l'approche proposée pour garantir l'interaction sûre avec le patient.é : Machine robotique Régulation Modèle dynamique Simulation Adaptabilité Sûreté Indexation : 629.8 En ligne : d.formica@unicampus.it, l.zallo@unicampus.it, e.guglielmelli@unicampus.it
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Titre : Transient Thermal Performance of Line Traps : Exécution Thermique Passagère de Ligne Pièges Type de document : é Auteurs : Hall, David E., Auteur; Black, W. Z., Auteur; Parker, Thomas J.; Morgan, V. Article en page : 197-209 p. énérale : Génie Electrique Langue : Anglais
in IEEE Transactions on Power Delivery > Vol. 11 N°1 (Janvier 1996) . - 197-209 p.ésumé : This paper develops a transient thermal model for line traps. The model was incorporated into a computer program that numerically integrates the governing non-linear differential equation in time to predict critical temperatures and component short and long term ratings for a wide range of operating conditions. The model accounts for many factors including : variable air properties, variable material properties, environmental conditions, and a wide variety of component geometries and orientations. To verify the temperatures predicted by the thermal model, The Georgia Power Research Center carried out an extensive series of indoor laboratory tests to experimentally measure temperatures of energized line traps under transient loading conditions. Model predictions were within 8°C for 75 percent of the data. This paper presents the development of the governing equations and describes in detail the calculation of the convective and radiative components of heat transfer. Comparisons of the model predictions for two different line trap designs in different orientations to experimental data are presented to demonstrate the accuracy and flexibility of the thermal model.
Cet article développe un modèle thermique passager pour la ligne pièges. Le modèle a été incorporé à un programme machine qui intègre numériquement l'équation non linéaire régissante à temps de prévoir les températures critiques et des estimations courtes et à long terme composantes pour un éventail de conditions de fonctionnement. Le modèle explique beaucoup de facteurs comprenant : propriétés variables d'air, propriétés matérielles variables, conditions environnementales, et une grande variété de geometries et d'orientations composants. Pour vérifier les températures a prévu par le modèle thermique, le centre de recherches de puissance de la Géorgie a effectué une série étendue d'essais en laboratoire d'intérieur pour mesurer expérimentalement les températures de la ligne activée pièges dans des conditions de charge passagères. Les prévisions modèles étaient dans 8°C pour 75 pour cent des données. Cet article présente le développement des équations régissantes et décrit en détail le calcul des composants convecteurs et radiatifs du transfert thermique. Des comparaisons des prévisions modèles pour deux la ligne différente conceptions de piège dans différentes orientations aux données expérimentales sont présentées pour démontrer l'exactitude et la flexibilité du modèle thermique.
é : Modèle thermique Machine numérique Equation non-linéaire Températures Estimation Lignes pièges Prévisions Charge passagères Composants Flexibilité Indexation : 621.3 [article]
Transient Thermal Performance of Line Traps [é] = Exécution Thermique Passagère de Ligne Pièges / Hall, David E., Auteur; Black, W. Z., Auteur; Parker, Thomas J.; Morgan, V. . - 197-209 p..
Génie Electrique
in IEEE Transactions on Power Delivery > Vol. 11 N°1 (Janvier 1996) . - 197-209 p.ésumé : This paper develops a transient thermal model for line traps. The model was incorporated into a computer program that numerically integrates the governing non-linear differential equation in time to predict critical temperatures and component short and long term ratings for a wide range of operating conditions. The model accounts for many factors including : variable air properties, variable material properties, environmental conditions, and a wide variety of component geometries and orientations. To verify the temperatures predicted by the thermal model, The Georgia Power Research Center carried out an extensive series of indoor laboratory tests to experimentally measure temperatures of energized line traps under transient loading conditions. Model predictions were within 8°C for 75 percent of the data. This paper presents the development of the governing equations and describes in detail the calculation of the convective and radiative components of heat transfer. Comparisons of the model predictions for two different line trap designs in different orientations to experimental data are presented to demonstrate the accuracy and flexibility of the thermal model.
Cet article développe un modèle thermique passager pour la ligne pièges. Le modèle a été incorporé à un programme machine qui intègre numériquement l'équation non linéaire régissante à temps de prévoir les températures critiques et des estimations courtes et à long terme composantes pour un éventail de conditions de fonctionnement. Le modèle explique beaucoup de facteurs comprenant : propriétés variables d'air, propriétés matérielles variables, conditions environnementales, et une grande variété de geometries et d'orientations composants. Pour vérifier les températures a prévu par le modèle thermique, le centre de recherches de puissance de la Géorgie a effectué une série étendue d'essais en laboratoire d'intérieur pour mesurer expérimentalement les températures de la ligne activée pièges dans des conditions de charge passagères. Les prévisions modèles étaient dans 8°C pour 75 pour cent des données. Cet article présente le développement des équations régissantes et décrit en détail le calcul des composants convecteurs et radiatifs du transfert thermique. Des comparaisons des prévisions modèles pour deux la ligne différente conceptions de piège dans différentes orientations aux données expérimentales sont présentées pour démontrer l'exactitude et la flexibilité du modèle thermique.
é : Modèle thermique Machine numérique Equation non-linéaire Températures Estimation Lignes pièges Prévisions Charge passagères Composants Flexibilité Indexation : 621.3
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