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Modeling and Multivariable Control Design Methodologies for Hexapod-Based Satellite Vibration Isolation / Joshi, Alok in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 127 N° 4 (Décembre 2005) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 127 N° 4 (Décembre 2005) . - 700-704 p. Titre : Modeling and Multivariable Control Design Methodologies for Hexapod-Based Satellite Vibration Isolation Titre original : Modélisation et Méthodologies de Conception Multivariables de Commande pour l'Isolement de Vibration Satellite Basé Hexapode Type de document : texte imprimé Auteurs : Joshi, Alok, Auteur ; Won-Jon, Kim, Auteur Article en page(s) : 700-704 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Système  héxapode  Vibration  Entrée  piézoélectrique  Déclancheur  Sonde  de  géophone  Simulation  Contrôleur  Atténuation  de  vibration Index. décimale : 629.8 Résumé : A mathematical model of a six-degree-of-freedom (6-DOF) hexapod system for vibration isolation was derived in the discrete-time domain on the basis of the experimental data obtained from a satellite. Using a Box–Jenkins model structure, the transfer functions between six piezoelectric actuator input voltages and six geophone sensor output voltages were identified empirically. The 6×6 transfer function matrix is symmetric, and its off-diagonal terms indicate the coupling among different input/output channels. Various multi-input multi-output (MIMO) control techniques such as Linear Quadratic Gaussian and H[infinity] were proposed for active vibration isolation in the broadband up to 100 Hz. The simulation results using these controllers obtain 13 and 8 dB vibration attenuation at 25 and 35 Hz, respectively. Un modèle mathématique des six degrés de système hexapode de la liberté (6-DOF) pour l'isolement de vibration a été dérivé dans le domaine de temps discret sur la base des données expérimentales obtenues d'un satellite. En utilisant une structure modèle de Jenkins de boîte, les fonctions de transfert entre six tensions d'entrée piézoélectriques de déclencheur et six tensions de rendement de sonde de geophone ont été identifiées empiriquement. La matrice de fonction du transfert 6×6 est symétrique, et ses limites au loin diagonales indiquent l'accouplement parmi différents canaux de rendement d'entrée. La diverse multi entrée a multi produit des techniques de la commande (MIMO) telles que gaussien quadratique linéaire et H[infinity ] ont été proposés pour l'isolement de vibration actif en jusqu'à 100 hertz à bande large. Les résultats de simulation employant ces contrôleurs obtiennent l'atténuation de vibration du DB 13 et 8 à 25 et 35 hertz, respectivement. En ligne : wjkim@tamu.edu [article] Modeling and Multivariable Control Design Methodologies for Hexapod-Based Satellite Vibration Isolation = Modélisation et Méthodologies de Conception Multivariables de Commande pour l'Isolement de Vibration Satellite Basé Hexapode [texte imprimé] / Joshi, Alok, Auteur ; Won-Jon, Kim, Auteur . - 700-704 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 127 N° 4 (Décembre 2005) . - 700-704 p. Mots-clés : Système  héxapode  Vibration  Entrée  piézoélectrique  Déclancheur  Sonde  de  géophone  Simulation  Contrôleur  Atténuation  de  vibration Index. décimale : 629.8 Résumé : A mathematical model of a six-degree-of-freedom (6-DOF) hexapod system for vibration isolation was derived in the discrete-time domain on the basis of the experimental data obtained from a satellite. Using a Box–Jenkins model structure, the transfer functions between six piezoelectric actuator input voltages and six geophone sensor output voltages were identified empirically. The 6×6 transfer function matrix is symmetric, and its off-diagonal terms indicate the coupling among different input/output channels. Various multi-input multi-output (MIMO) control techniques such as Linear Quadratic Gaussian and H[infinity] were proposed for active vibration isolation in the broadband up to 100 Hz. The simulation results using these controllers obtain 13 and 8 dB vibration attenuation at 25 and 35 Hz, respectively. Un modèle mathématique des six degrés de système hexapode de la liberté (6-DOF) pour l'isolement de vibration a été dérivé dans le domaine de temps discret sur la base des données expérimentales obtenues d'un satellite. En utilisant une structure modèle de Jenkins de boîte, les fonctions de transfert entre six tensions d'entrée piézoélectriques de déclencheur et six tensions de rendement de sonde de geophone ont été identifiées empiriquement. La matrice de fonction du transfert 6×6 est symétrique, et ses limites au loin diagonales indiquent l'accouplement parmi différents canaux de rendement d'entrée. La diverse multi entrée a multi produit des techniques de la commande (MIMO) telles que gaussien quadratique linéaire et H[infinity ] ont été proposés pour l'isolement de vibration actif en jusqu'à 100 hertz à bande large. Les résultats de simulation employant ces contrôleurs obtiennent l'atténuation de vibration du DB 13 et 8 à 25 et 35 hertz, respectivement. En ligne : wjkim@tamu.edu

Multi-Degree-of-Freedom Precision Position Sensing and Motion Control Using Two-Axis Hall-Effect Sensors / Kawato, Yusuki in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 128 N°4 (Decembre 2006) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 128 N°4 (Decembre 2006) . - 980-988 p. Titre : Multi-Degree-of-Freedom Precision Position Sensing and Motion Control Using Two-Axis Hall-Effect Sensors Titre original : Sensation de Position de Précision de Multi-Degré-de-Liberté et Commande de Mouvement à l'Aide de Deux Sondes d'Effet de Hall d'Axe Type de document : texte imprimé Auteurs : Kawato, Yusuki, Auteur ; Won-Jon, Kim, Auteur Article en page(s) : 980-988 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Positionnement  Effet  hall  Multi-degré-de-liberté  Matrice  d'aimant  Hache  hporthogonale  Lévitation  Gamme  de  transmation  Gamme  de  rotation  Mouvement  planaire  Algorithme  des  moindres  carrés  gaussien  Corrélation  Compensateur  Signal  numérique  Boucle  d'avertissement  Interféromètre  de  laser  Micromètre Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper presents a novel precision position-sensing methodology using two-axis Hall-effect sensors, where the absolute multi-degree-of-freedom (DOF) positioning of a device above any magnet matrix is possible. Magnet matrices have a periodic magnetic field about each of its orthogonal axes, which can be modeled using Fourier series. This position-sensing methodology was implemented on a Halbach-magnet-matrix-based magnetic-levitation (maglev) stage. It enables unrestricted translational and rotational ranges in planar motions with a potential 6-DOF motion-measuring capability. A Gaussian least-squares differential-correction (GLSDC) algorithm was developed and implemented to estimate the maglev stage's position and orientation in three planar DOFs from raw Hall-effect-sensor measurements. Experimental results show its position resolution of better than 10 µm in translation and 100 µrad in rotation. The maximum rotational range achieved so far is 16 deg, a factor of 100 improvement of a typical laser interferometers' rotational range of a few milliradians. Classical lead-lag compensators were designed and implemented on a digital signal processor (DSP) to close the control loop at a sampling frequency of 800 Hz for the three planar DOFs using the GLSDC outputs. Calibration was performed by comparing the Hall-effect sensors' outputs against the laser-interferometer readings, which improved the positioning accuracy by correcting the GLSDC error. The experimental results exhibit better than a micrometer repeatability. This multi-DOF sensing mechanism is an excellent cost-effective solution to planar micro-positioning applications with unrestricted three-axis travel ranges. Cet article présente une méthodologie de sensation de précision de roman à l'aide de deux sondes d'effet de hall d'axe, où le positionnement absolu de la multi-degré-de-liberté (DOF) d'un dispositif au-dessus de n'importe quelle matrice d'aimant est possible. Les matrices d'aimant ont un champ magnétique périodique au sujet de chacune de ses haches orthogonales, qui peuvent être modelées en utilisant la série de Fourier. Cette méthodologie de sensation de position a été mise en application sur une étape magnétique de lévitation basée par matrice d'aimant de Halbach (maglev). Elle permet les gammes de translation et de rotation sans restriction dans des mouvements planaires avec des possibilités de mesure de mouvement du potentiel 6-DOF. Un algorithme différentiel des moindres carrés gaussien de la correction (GLSDC) a été développé et mis en application pour estimer la position et l'orientation de l'étape de maglev dans trois DOFs planaire des mesures crues de sonde d'effet de hall. Les résultats expérimentaux montrent sa résolution de position meilleur que le µrad 10 du µm dans la traduction et 100 dans la rotation. La gamme de rotation maximum réalisée jusqu'ici est de 16 degrés, un facteur de l'amélioration 100 d'une gamme de rotation des interféromètres typiques de laser de quelques milliradians. Classique mener-traînent les compensateurs ont été conçus et mis en application sur un processeur de signal numérique (DSP) pour fermer la boucle d'avertissement à une fréquence de prélèvement de 800 hertz pour les trois DOFs planaire en utilisant les sorties de GLSDC. Le calibrage a été effectué en comparant les sorties des sondes d'effet de hall contre les lectures d'interféromètre de laser, qui ont amélioré l'exactitude de positionnement en corrigeant l'erreur de GLSDC. Les résultats expérimentaux exhibent mieux qu'une répétabilité de micromètre. Ce multi-DOF sentant le mécanisme est une excellente solution rentable aux applications de positionnement micro planaires avec les trois gammes sans restriction de voyage d'axe. En ligne : wjkim@tamu.edu [article] Multi-Degree-of-Freedom Precision Position Sensing and Motion Control Using Two-Axis Hall-Effect Sensors = Sensation de Position de Précision de Multi-Degré-de-Liberté et Commande de Mouvement à l'Aide de Deux Sondes d'Effet de Hall d'Axe [texte imprimé] / Kawato, Yusuki, Auteur ; Won-Jon, Kim, Auteur . - 980-988 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 128 N°4 (Decembre 2006) . - 980-988 p. Mots-clés : Positionnement  Effet  hall  Multi-degré-de-liberté  Matrice  d'aimant  Hache  hporthogonale  Lévitation  Gamme  de  transmation  Gamme  de  rotation  Mouvement  planaire  Algorithme  des  moindres  carrés  gaussien  Corrélation  Compensateur  Signal  numérique  Boucle  d'avertissement  Interféromètre  de  laser  Micromètre Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper presents a novel precision position-sensing methodology using two-axis Hall-effect sensors, where the absolute multi-degree-of-freedom (DOF) positioning of a device above any magnet matrix is possible. Magnet matrices have a periodic magnetic field about each of its orthogonal axes, which can be modeled using Fourier series. This position-sensing methodology was implemented on a Halbach-magnet-matrix-based magnetic-levitation (maglev) stage. It enables unrestricted translational and rotational ranges in planar motions with a potential 6-DOF motion-measuring capability. A Gaussian least-squares differential-correction (GLSDC) algorithm was developed and implemented to estimate the maglev stage's position and orientation in three planar DOFs from raw Hall-effect-sensor measurements. Experimental results show its position resolution of better than 10 µm in translation and 100 µrad in rotation. The maximum rotational range achieved so far is 16 deg, a factor of 100 improvement of a typical laser interferometers' rotational range of a few milliradians. Classical lead-lag compensators were designed and implemented on a digital signal processor (DSP) to close the control loop at a sampling frequency of 800 Hz for the three planar DOFs using the GLSDC outputs. Calibration was performed by comparing the Hall-effect sensors' outputs against the laser-interferometer readings, which improved the positioning accuracy by correcting the GLSDC error. The experimental results exhibit better than a micrometer repeatability. This multi-DOF sensing mechanism is an excellent cost-effective solution to planar micro-positioning applications with unrestricted three-axis travel ranges. Cet article présente une méthodologie de sensation de précision de roman à l'aide de deux sondes d'effet de hall d'axe, où le positionnement absolu de la multi-degré-de-liberté (DOF) d'un dispositif au-dessus de n'importe quelle matrice d'aimant est possible. Les matrices d'aimant ont un champ magnétique périodique au sujet de chacune de ses haches orthogonales, qui peuvent être modelées en utilisant la série de Fourier. Cette méthodologie de sensation de position a été mise en application sur une étape magnétique de lévitation basée par matrice d'aimant de Halbach (maglev). Elle permet les gammes de translation et de rotation sans restriction dans des mouvements planaires avec des possibilités de mesure de mouvement du potentiel 6-DOF. Un algorithme différentiel des moindres carrés gaussien de la correction (GLSDC) a été développé et mis en application pour estimer la position et l'orientation de l'étape de maglev dans trois DOFs planaire des mesures crues de sonde d'effet de hall. Les résultats expérimentaux montrent sa résolution de position meilleur que le µrad 10 du µm dans la traduction et 100 dans la rotation. La gamme de rotation maximum réalisée jusqu'ici est de 16 degrés, un facteur de l'amélioration 100 d'une gamme de rotation des interféromètres typiques de laser de quelques milliradians. Classique mener-traînent les compensateurs ont été conçus et mis en application sur un processeur de signal numérique (DSP) pour fermer la boucle d'avertissement à une fréquence de prélèvement de 800 hertz pour les trois DOFs planaire en utilisant les sorties de GLSDC. Le calibrage a été effectué en comparant les sorties des sondes d'effet de hall contre les lectures d'interféromètre de laser, qui ont amélioré l'exactitude de positionnement en corrigeant l'erreur de GLSDC. Les résultats expérimentaux exhibent mieux qu'une répétabilité de micromètre. Ce multi-DOF sentant le mécanisme est une excellente solution rentable aux applications de positionnement micro planaires avec les trois gammes sans restriction de voyage d'axe. En ligne : wjkim@tamu.edu

Networked Real-Time Control Strategy Dealing with Stochastic Time Delay sand Packet Losses / Won-Jon, Kim in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 128 N° 3 (Septembre 2006) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 128 N° 3 (Septembre 2006) . - 681-690 p. Titre : Networked Real-Time Control Strategy Dealing with Stochastic Time Delay sand Packet Losses Titre original : Stratégie en Temps Réel Géré en Réseau de Commande Traitant le Temps Stochastique Retarde et les Pertes de Paquet Type de document : texte imprimé Auteurs : Won-Jon, Kim, Auteur ; Ambike, Ajit ; Kun, Ji, Auteur Article en page(s) : 681-690 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Networked  control  system  Système  de  commande  géré  en  réseau  Time  delays  Temps  perdu  Packet  losses  Pertes  de  paquet  Model  prediction  Modèle  de  prévision Résumé : A novel model-predictive-control strategy with a timeout scheme and p-step-ahead state estimation is presented in this paper to overcome the adverse influences of stochastic time delays and packet losses encountered in network-based distributed real-time control. An open-loop unstable magnetic-levitation (maglev) test bed was constructed and employed for its experimental verification. The compensation algorithms developed in this paper deal with the network-induced stochastic time delays and packet losses in both the forward path and the feedback path simultaneously. With the p-sampling-period delay upper bound, the networked control system (NCS) can also accommodate up to p–1 successive packet losses. Experimental results demonstrate the feasibility and effectiveness of this networked real-time control strategy. Une stratégie prédictive de commande de modèle de roman avec l'évaluation d'état d'un arrangement d'arrêt et d'étape de p en avant est présentée en cet article pour surmonter les influences défavorables du temps stochastique retarde et des pertes de paquet produites dans la commande en temps réel distribuée réseau-basée. Un banc d'essai magnétique instable de lévitation de boucle ouverte (maglev) a été construit et utilisé pour son vérification expérimentale. Les algorithmes de compensation se sont développés dans cette affaire de papier avec du temps stochastique réseau-induit retarde et pertes de paquet dans le chemin vers l'avant et le chemin de rétroaction simultanément. Avec la p-prélèvement-période retardez la limite supérieure, le système de commande géré en réseau (NCS) peut également s'adapter jusqu'aux pertes successives du paquet p-1. Les résultats expérimentaux démontrent la praticabilité et l'efficacité de cette stratégie en temps réel gérée en réseau de commande. En ligne : wjkim@tamu.edu [article] Networked Real-Time Control Strategy Dealing with Stochastic Time Delay sand Packet Losses = Stratégie en Temps Réel Géré en Réseau de Commande Traitant le Temps Stochastique Retarde et les Pertes de Paquet [texte imprimé] / Won-Jon, Kim, Auteur ; Ambike, Ajit ; Kun, Ji, Auteur . - 681-690 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 128 N° 3 (Septembre 2006) . - 681-690 p. Mots-clés : Networked  control  system  Système  de  commande  géré  en  réseau  Time  delays  Temps  perdu  Packet  losses  Pertes  de  paquet  Model  prediction  Modèle  de  prévision Résumé : A novel model-predictive-control strategy with a timeout scheme and p-step-ahead state estimation is presented in this paper to overcome the adverse influences of stochastic time delays and packet losses encountered in network-based distributed real-time control. An open-loop unstable magnetic-levitation (maglev) test bed was constructed and employed for its experimental verification. The compensation algorithms developed in this paper deal with the network-induced stochastic time delays and packet losses in both the forward path and the feedback path simultaneously. With the p-sampling-period delay upper bound, the networked control system (NCS) can also accommodate up to p–1 successive packet losses. Experimental results demonstrate the feasibility and effectiveness of this networked real-time control strategy. Une stratégie prédictive de commande de modèle de roman avec l'évaluation d'état d'un arrangement d'arrêt et d'étape de p en avant est présentée en cet article pour surmonter les influences défavorables du temps stochastique retarde et des pertes de paquet produites dans la commande en temps réel distribuée réseau-basée. Un banc d'essai magnétique instable de lévitation de boucle ouverte (maglev) a été construit et utilisé pour son vérification expérimentale. Les algorithmes de compensation se sont développés dans cette affaire de papier avec du temps stochastique réseau-induit retarde et pertes de paquet dans le chemin vers l'avant et le chemin de rétroaction simultanément. Avec la p-prélèvement-période retardez la limite supérieure, le système de commande géré en réseau (NCS) peut également s'adapter jusqu'aux pertes successives du paquet p-1. Les résultats expérimentaux démontrent la praticabilité et l'efficacité de cette stratégie en temps réel gérée en réseau de commande. En ligne : wjkim@tamu.edu