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Velocity estimation by using position and acceleration sensors / Wen-Hong Zhu in IEEE transactions on industrial electronics, Vol. 54 N°5 (Octobre 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°5 (Octobre 2007) . - 2706-2715 p. Titre : Velocity estimation by using position and acceleration sensors Type de document : texte imprimé Auteurs : Wen-Hong Zhu, Auteur ; Lamarche ,Tom, Auteur ; Canadian Space Agency, Auteur Article en page(s) : 2706-2715 p. Note générale : Electronique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Accelerometers  Filtering  motion  control  Force  control  Position  sensors  Rigid  contacts  Velocity  estimation  Accéléromètres  Commande  de  mouvement  de  filtrage  Commande  de  force  Sondes  de  position  Contacts  rigides  Évaluation  de  vitesse Résumé : Knowledge of velocity is crucial to certain industrial applications involving high-bandwidth modeling and control. In conventional approaches, the velocities obtained from encoders or tachometers are quite noisy, and low-pass filters are usually engaged to generate usable velocity signals. The low-pass filter, however, causes significant phase lag that can severely affect both modeling and control accuracy in the mid- and high-frequency ranges. In this paper, two approaches using a combination of an encoder and an imperfect accelerometer are proposed to estimate velocities with high bandwidth. The two approaches, namely the two-channel approach and the observer-based approach, estimate velocities by applying proper frequency weightings to the encoder and accelerometer signals. The encoder mainly contributes to the low-frequency components of velocity estimation, and the accelerometer mainly contributes to the high-frequency components of velocity estimation. An adaptive mechanism for estimating the accelerometer gain is also presented. The effectiveness of the two velocity estimation approaches is verified experimentally with respect to a one-degree-of-freedom robot performing both rigid contact modeling and control. Extension to 3-D applications is discussed. La connaissance de la vitesse est cruciale à certaines applications industrielles comportant la modélisation et la commande de haut-largeur de bande. Dans des approches conventionnelles, les vitesses obtenues à partir des encodeurs ou les tachymètres sont tout à fait bruyants, et des filtres passe-bas sont habituellement engagés pour produire des signaux utilisables de vitesse. Le filtre passe-bas, cependant, cause le retard de phase significatif qui peut sévèrement affecter la modélisation et l'exactitude de commande dans les gammes mid-- et à haute fréquence. En ce document, on propose deux approches utilisant une combinaison d'un encodeur et un accéléromètre imparfait pour estimer des vitesses avec la largeur de bande élevée. Les deux approches, à savoir l'approche à deux voies et l'approche observateur-basée, vitesses d'évaluation en s'appliquant des pondérations de fréquence appropriées aux signaux d'encodeur et d'accéléromètre. L'encodeur contribue principalement aux composants de basse fréquence de l'évaluation de vitesse, et l'accéléromètre contribue principalement aux composants à haute fréquence de l'évaluation de vitesse. Un mécanisme adaptatif pour estimer le gain d'accéléromètre est également présenté. L'efficacité des deux approches d'évaluation de vitesse est vérifiée expérimentalement en ce qui concerne un robot d'un-degré-de-liberté effectuant le contact rigide modelant et commande. La prolongation aux applications à trois dimensions est discutée. DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?isnumber=4282101&arnumber=4292361 [...] [article] Velocity estimation by using position and acceleration sensors [texte imprimé] / Wen-Hong Zhu, Auteur ; Lamarche ,Tom, Auteur ; Canadian Space Agency, Auteur . - 2706-2715 p. Electronique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°5 (Octobre 2007) . - 2706-2715 p. Mots-clés : Accelerometers  Filtering  motion  control  Force  control  Position  sensors  Rigid  contacts  Velocity  estimation  Accéléromètres  Commande  de  mouvement  de  filtrage  Commande  de  force  Sondes  de  position  Contacts  rigides  Évaluation  de  vitesse Résumé : Knowledge of velocity is crucial to certain industrial applications involving high-bandwidth modeling and control. In conventional approaches, the velocities obtained from encoders or tachometers are quite noisy, and low-pass filters are usually engaged to generate usable velocity signals. The low-pass filter, however, causes significant phase lag that can severely affect both modeling and control accuracy in the mid- and high-frequency ranges. In this paper, two approaches using a combination of an encoder and an imperfect accelerometer are proposed to estimate velocities with high bandwidth. The two approaches, namely the two-channel approach and the observer-based approach, estimate velocities by applying proper frequency weightings to the encoder and accelerometer signals. The encoder mainly contributes to the low-frequency components of velocity estimation, and the accelerometer mainly contributes to the high-frequency components of velocity estimation. An adaptive mechanism for estimating the accelerometer gain is also presented. The effectiveness of the two velocity estimation approaches is verified experimentally with respect to a one-degree-of-freedom robot performing both rigid contact modeling and control. Extension to 3-D applications is discussed. La connaissance de la vitesse est cruciale à certaines applications industrielles comportant la modélisation et la commande de haut-largeur de bande. Dans des approches conventionnelles, les vitesses obtenues à partir des encodeurs ou les tachymètres sont tout à fait bruyants, et des filtres passe-bas sont habituellement engagés pour produire des signaux utilisables de vitesse. Le filtre passe-bas, cependant, cause le retard de phase significatif qui peut sévèrement affecter la modélisation et l'exactitude de commande dans les gammes mid-- et à haute fréquence. En ce document, on propose deux approches utilisant une combinaison d'un encodeur et un accéléromètre imparfait pour estimer des vitesses avec la largeur de bande élevée. Les deux approches, à savoir l'approche à deux voies et l'approche observateur-basée, vitesses d'évaluation en s'appliquant des pondérations de fréquence appropriées aux signaux d'encodeur et d'accéléromètre. L'encodeur contribue principalement aux composants de basse fréquence de l'évaluation de vitesse, et l'accéléromètre contribue principalement aux composants à haute fréquence de l'évaluation de vitesse. Un mécanisme adaptatif pour estimer le gain d'accéléromètre est également présenté. L'efficacité des deux approches d'évaluation de vitesse est vérifiée expérimentalement en ce qui concerne un robot d'un-degré-de-liberté effectuant le contact rigide modelant et commande. La prolongation aux applications à trois dimensions est discutée. DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?isnumber=4282101&arnumber=4292361 [...]