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Ajouter le résultat dans votre panierIntegrating Intertial Sensors With Global Positioning System (GPS) for Vehicle Dynamics Control / Ryu, Jihan in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 126 N° 2 (Juin 2004)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 243-254 p.
Titre : Integrating Intertial Sensors With Global Positioning System (GPS) for Vehicle Dynamics Control Titre original : Sondes d'Intégration d'Intertial avec le Système de Positionnement Global (GPS) pour la Commande de Dynamique de Véhicule Type de document : texte imprimé Auteurs : Ryu, Jihan, Auteur ; Gerdes, J. Christian, Auteur Article en page(s) : 243-254 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Glissade d'état de véhicule Vitesse longitudinale Roulement Sonde à inertie Véhicule à moteur avec récepteur global Filtre cinématique de Kalman Polarisation de sonde Système à antenne GPS Angle de glissade Calibrage Dynamique de véhicule sans calibrage Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper demonstrates a method of estimating several key vehicle states—sideslip angle, longitudinal velocity, roll and grade—by combining automotive grade inertial sensors with a Global Positioning System (GPS) receiver. Kinematic Kalman filters that are independent of uncertain vehicle parameters integrate the inertial sensors with GPS to provide high update estimates of the vehicle states and the sensor biases. Using a two-antenna GPS system, the effects of pitch and roll on the measurements can be quantified and are demonstrated to be quite significant in sideslip angle estimation. Employing the same GPS system as an input to the estimator, this paper develops a method that compensates for roll and pitch effects to improve the accuracy of the vehicle state and sensor bias estimates. In addition, calibration procedures for the sensitivity and cross-coupling of inertial sensors are provided to further reduce measurement error. The resulting state estimates compare well to the results from calibrated models and Kalman filter predictions and are clean enough to use in vehicle dynamics control systems without additional filtering.
Cet article démontre une méthode d'estimer l'angle principal de glissade d'états de véhicule, la vitesse longitudinale, le roulement et la catégorie en combinant les sondes à inertie de catégorie des véhicules à moteur avec un récepteur global du système de positionnement (GPS). Les filtres cinématiques de Kalman qui sont indépendant des paramètres incertains de véhicule intègrent les sondes à inertie avec le GPS pour fournir des évaluations élevées de mise à jour des états de véhicule et des polarisations de sonde. En utilisant un système de deux antennes GPS, les effets du lancement et le roulement sur les mesures peuvent être mesurés et sont démontrés pour être tout à fait significatifs dans l'évaluation d'angle de glissade. Utilisant le même système de GPS comme entrée à l'estimateur, cet article développe une méthode qui compense le roulement et le lancement effectue pour améliorer l'exactitude de l'état de véhicule et polarisation de sonde estime. En outre, des procédures de calibrage pour la sensibilité et l'accouplement de croix des sondes à inertie sont fournies pour réduire plus loin l'erreur de mesure. Les évaluations résultantes d'état comparent bien aux résultats des prévisions calibrées de modèles et de filtre de Kalman et sont assez propres pour employer dans des systèmes de commande de dynamique de véhicule sans filtrage additionnel.En ligne : jihan@stanford.edu, gerdes@stanford.edu [article] Integrating Intertial Sensors With Global Positioning System (GPS) for Vehicle Dynamics Control = Sondes d'Intégration d'Intertial avec le Système de Positionnement Global (GPS) pour la Commande de Dynamique de Véhicule [texte imprimé] / Ryu, Jihan, Auteur ; Gerdes, J. Christian, Auteur . - 243-254 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 243-254 p.
Mots-clés : Glissade d'état de véhicule Vitesse longitudinale Roulement Sonde à inertie Véhicule à moteur avec récepteur global Filtre cinématique de Kalman Polarisation de sonde Système à antenne GPS Angle de glissade Calibrage Dynamique de véhicule sans calibrage Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper demonstrates a method of estimating several key vehicle states—sideslip angle, longitudinal velocity, roll and grade—by combining automotive grade inertial sensors with a Global Positioning System (GPS) receiver. Kinematic Kalman filters that are independent of uncertain vehicle parameters integrate the inertial sensors with GPS to provide high update estimates of the vehicle states and the sensor biases. Using a two-antenna GPS system, the effects of pitch and roll on the measurements can be quantified and are demonstrated to be quite significant in sideslip angle estimation. Employing the same GPS system as an input to the estimator, this paper develops a method that compensates for roll and pitch effects to improve the accuracy of the vehicle state and sensor bias estimates. In addition, calibration procedures for the sensitivity and cross-coupling of inertial sensors are provided to further reduce measurement error. The resulting state estimates compare well to the results from calibrated models and Kalman filter predictions and are clean enough to use in vehicle dynamics control systems without additional filtering.
Cet article démontre une méthode d'estimer l'angle principal de glissade d'états de véhicule, la vitesse longitudinale, le roulement et la catégorie en combinant les sondes à inertie de catégorie des véhicules à moteur avec un récepteur global du système de positionnement (GPS). Les filtres cinématiques de Kalman qui sont indépendant des paramètres incertains de véhicule intègrent les sondes à inertie avec le GPS pour fournir des évaluations élevées de mise à jour des états de véhicule et des polarisations de sonde. En utilisant un système de deux antennes GPS, les effets du lancement et le roulement sur les mesures peuvent être mesurés et sont démontrés pour être tout à fait significatifs dans l'évaluation d'angle de glissade. Utilisant le même système de GPS comme entrée à l'estimateur, cet article développe une méthode qui compense le roulement et le lancement effectue pour améliorer l'exactitude de l'état de véhicule et polarisation de sonde estime. En outre, des procédures de calibrage pour la sensibilité et l'accouplement de croix des sondes à inertie sont fournies pour réduire plus loin l'erreur de mesure. Les évaluations résultantes d'état comparent bien aux résultats des prévisions calibrées de modèles et de filtre de Kalman et sont assez propres pour employer dans des systèmes de commande de dynamique de véhicule sans filtrage additionnel.En ligne : jihan@stanford.edu, gerdes@stanford.edu
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 255-264 p.
Titre : Global Positioning System (GPS): A Low-Cost Velocity Sensor for Correcting Inertial Sensor Errors on Ground Vehicles Titre original : Système de Positionnement Global (GPS) : Une Sonde de Vitesse de Bas-Coût pour Corriger des Erreurs de Sonde à Inertie sur les Véhicules Moulus Type de document : texte imprimé Auteurs : Bevly, David M., Auteur Article en page(s) : 255-264 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Récepteur global standard Système de positionnement Vitesse de GPS Glissade Roulement Angle de lancement Estimateur cinématique Filtre de Kalman Sonde à inertie Système combiné Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper demonstrates the ability of a standard low-cost Global Positioning System (GPS) receiver to reduce errors inherent in low-cost accelerometers and rate gyroscopes used on ground vehicles. Specifically GPS velocity is used to obtain vehicle course, velocity, and road grade, as well as to correct inertial sensors errors, providing accurate longitudinal and lateral acceleration, and pitch, roll, and yaw angular velocities. Additionally, it is shown that transient changes in sideslip (or lateral velocity), roll, and pitch angles can be measured. The method utilizes GPS velocity measurements to determine the inertial sensor errors using a kinematic Kalman Filter estimator. Simple models of the inertial sensors, which take into account the sensor noise and bias drift properties, are developed and used to design the estimator. Based on the characteristics of low-cost GPS receivers and IMU sensors, this paper presents the achievable performance of the combined system using the covariance analysis from the Kalman filter. Subsequent simulations and experiments validate both the error analysis and the methodology for utilizing GPS as a velocity sensor for correcting low-cost inertial sensor errors and providing critical vehicle state measurements.
Cet article démontre la capacité d'un récepteur global standard du système de positionnement à prix réduit (GPS) de réduire des erreurs inhérentes dans les accéléromètres peu coûteux et des gyroscopes de taux utilisés sur les véhicules moulus. Spécifiquement la vitesse de GPS est employée pour obtenir le cours de véhicule, la vitesse, et la catégorie de route, comme pour corriger des erreurs de sondes à inertie, fournissant l'accélération, et le lancement longitudinaux et latéraux précis, roulement, et embarde des vitesses angulaires. En plus, on lui montre que la coupure change dans la glissade (ou la vitesse latérale), roulement, et des angles de lancement peut être mesuré. La méthode utilise des mesures de vitesse de GPS pour déterminer les erreurs de sonde à inertie à l'aide d'un estimateur cinématique de filtre de Kalman. Des modèles simples des sondes à inertie, qui tiennent compte du bruit de sonde et des propriétés polarisées de dérive, sont développés et employés pour concevoir l'estimateur. Basé sur les caractéristiques des récepteurs peu coûteux de GPS et des sondes d'IMU, cet article présente l'exécution réalisable du système combiné en utilisant l'analyse de covariance du filtre de Kalman. Les simulations et les expériences suivantes valident l'analyse d'erreur et la méthodologie pour utiliser le GPS comme sonde de vitesse pour corriger des erreurs de sonde à inertie à prix réduit et fournir des mesures critiques d'état de véhicule.En ligne : dmbevly@eng.auburn.edu [article] Global Positioning System (GPS): A Low-Cost Velocity Sensor for Correcting Inertial Sensor Errors on Ground Vehicles = Système de Positionnement Global (GPS) : Une Sonde de Vitesse de Bas-Coût pour Corriger des Erreurs de Sonde à Inertie sur les Véhicules Moulus [texte imprimé] / Bevly, David M., Auteur . - 255-264 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 255-264 p.
Mots-clés : Récepteur global standard Système de positionnement Vitesse de GPS Glissade Roulement Angle de lancement Estimateur cinématique Filtre de Kalman Sonde à inertie Système combiné Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper demonstrates the ability of a standard low-cost Global Positioning System (GPS) receiver to reduce errors inherent in low-cost accelerometers and rate gyroscopes used on ground vehicles. Specifically GPS velocity is used to obtain vehicle course, velocity, and road grade, as well as to correct inertial sensors errors, providing accurate longitudinal and lateral acceleration, and pitch, roll, and yaw angular velocities. Additionally, it is shown that transient changes in sideslip (or lateral velocity), roll, and pitch angles can be measured. The method utilizes GPS velocity measurements to determine the inertial sensor errors using a kinematic Kalman Filter estimator. Simple models of the inertial sensors, which take into account the sensor noise and bias drift properties, are developed and used to design the estimator. Based on the characteristics of low-cost GPS receivers and IMU sensors, this paper presents the achievable performance of the combined system using the covariance analysis from the Kalman filter. Subsequent simulations and experiments validate both the error analysis and the methodology for utilizing GPS as a velocity sensor for correcting low-cost inertial sensor errors and providing critical vehicle state measurements.
Cet article démontre la capacité d'un récepteur global standard du système de positionnement à prix réduit (GPS) de réduire des erreurs inhérentes dans les accéléromètres peu coûteux et des gyroscopes de taux utilisés sur les véhicules moulus. Spécifiquement la vitesse de GPS est employée pour obtenir le cours de véhicule, la vitesse, et la catégorie de route, comme pour corriger des erreurs de sondes à inertie, fournissant l'accélération, et le lancement longitudinaux et latéraux précis, roulement, et embarde des vitesses angulaires. En plus, on lui montre que la coupure change dans la glissade (ou la vitesse latérale), roulement, et des angles de lancement peut être mesuré. La méthode utilise des mesures de vitesse de GPS pour déterminer les erreurs de sonde à inertie à l'aide d'un estimateur cinématique de filtre de Kalman. Des modèles simples des sondes à inertie, qui tiennent compte du bruit de sonde et des propriétés polarisées de dérive, sont développés et employés pour concevoir l'estimateur. Basé sur les caractéristiques des récepteurs peu coûteux de GPS et des sondes d'IMU, cet article présente l'exécution réalisable du système combiné en utilisant l'analyse de covariance du filtre de Kalman. Les simulations et les expériences suivantes valident l'analyse d'erreur et la méthodologie pour utiliser le GPS comme sonde de vitesse pour corriger des erreurs de sonde à inertie à prix réduit et fournir des mesures critiques d'état de véhicule.En ligne : dmbevly@eng.auburn.edu
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 265-275 p.
Titre : Friction Estimation on Highway Vehicles Using Longitudinal Measurements Titre original : Évaluation de Frottement sur des Véhicules de Route en Utilisant des Mesures Longitudinales Type de document : texte imprimé Auteurs : Wang, Junmin, Auteur ; Lee, Alexander, Auteur ; Rajamani, Rajesh Article en page(s) : 265-275 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Système en temps réel Frottement Modèle longitudinal non-linéaire Glissade Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper develops a real-time tire-road friction coefficient measurement system that can reliably distinguish between different road surface friction levels and quickly detect abrupt changes in friction coefficient. The measurement system relies on the use of differential GPS and utilizes a nonlinear longitudinal tire force model. Compared to previously published results in literature, the advantage of the system developed in this paper is that it is applicable during both vehicle acceleration and braking and works reliably for a wide range of slip ratios, including high slip conditions. The system can be utilized on front/rear-wheel drive as well as all-wheel drive vehicles. Extensive results are presented from experimental results conducted on various surfaces with a winter maintenance vehicle called the "SAFEPLOW." The experimental results show that the system performs reliably and quickly in estimating friction coefficient on different road surfaces during various vehicle maneuvers. The developed friction measurement system has many applications in vehicle safety systems such as ABS, skid control and collision avoidance systems and is also useful for winter maintenance vehicles in which knowledge of the friction coefficient can be used to determine the amount and type of deicing chemicals to be applied to a winter roadway.
Cet article développe un système en temps réel de mesure de coefficient de frottement de route de pneu qui peut sûrement distinguer différents niveaux de frottement de couche de surface et rapidement détecter les changements brusques du coefficient de frottement. Le système de mesure se fonde sur l'utilisation du différentiel GPS et utilise un modèle longitudinal non-linéaire de force de pneu. Comparé aux résultats précédemment édités en littérature, l'avantage du système développé en cet article est que cela est applicable pendant l'accélération de véhicule et freiner et fonctionne sûrement pour un éventail de rapports de glissade, y compris la glissade élevée conditionne. Le système peut être utilisé sur la commande de roue de front/rear comme tous les véhicules d'entraînement de roue. Des résultats étendus sont présentés des résultats expérimentaux conduits sur de diverses surfaces avec un véhicule d'entretien d'hiver appelé l'"SAFEPLOW." Les résultats expérimentaux prouvent que le système exécute sûrement et rapidement en estimant le coefficient de frottement sur différentes couches de surface pendant de diverses manoeuvres de véhicule. Le système développé de mesure de frottement a beaucoup d'applications dans des systèmes de sûreté de véhicule tels que des systèmes d'ABS, de commande de dérapage et d'action d'éviter de collision et est également utile pour les véhicules d'entretien d'hiver en lesquels la connaissance du coefficient de frottement peut être employée pour déterminer la quantité et le type de produits chimiques de dégivrage à appliquer à une chaussée d'hiver.[article] Friction Estimation on Highway Vehicles Using Longitudinal Measurements = Évaluation de Frottement sur des Véhicules de Route en Utilisant des Mesures Longitudinales [texte imprimé] / Wang, Junmin, Auteur ; Lee, Alexander, Auteur ; Rajamani, Rajesh . - 265-275 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 265-275 p.
Mots-clés : Système en temps réel Frottement Modèle longitudinal non-linéaire Glissade Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper develops a real-time tire-road friction coefficient measurement system that can reliably distinguish between different road surface friction levels and quickly detect abrupt changes in friction coefficient. The measurement system relies on the use of differential GPS and utilizes a nonlinear longitudinal tire force model. Compared to previously published results in literature, the advantage of the system developed in this paper is that it is applicable during both vehicle acceleration and braking and works reliably for a wide range of slip ratios, including high slip conditions. The system can be utilized on front/rear-wheel drive as well as all-wheel drive vehicles. Extensive results are presented from experimental results conducted on various surfaces with a winter maintenance vehicle called the "SAFEPLOW." The experimental results show that the system performs reliably and quickly in estimating friction coefficient on different road surfaces during various vehicle maneuvers. The developed friction measurement system has many applications in vehicle safety systems such as ABS, skid control and collision avoidance systems and is also useful for winter maintenance vehicles in which knowledge of the friction coefficient can be used to determine the amount and type of deicing chemicals to be applied to a winter roadway.
Cet article développe un système en temps réel de mesure de coefficient de frottement de route de pneu qui peut sûrement distinguer différents niveaux de frottement de couche de surface et rapidement détecter les changements brusques du coefficient de frottement. Le système de mesure se fonde sur l'utilisation du différentiel GPS et utilise un modèle longitudinal non-linéaire de force de pneu. Comparé aux résultats précédemment édités en littérature, l'avantage du système développé en cet article est que cela est applicable pendant l'accélération de véhicule et freiner et fonctionne sûrement pour un éventail de rapports de glissade, y compris la glissade élevée conditionne. Le système peut être utilisé sur la commande de roue de front/rear comme tous les véhicules d'entraînement de roue. Des résultats étendus sont présentés des résultats expérimentaux conduits sur de diverses surfaces avec un véhicule d'entretien d'hiver appelé l'"SAFEPLOW." Les résultats expérimentaux prouvent que le système exécute sûrement et rapidement en estimant le coefficient de frottement sur différentes couches de surface pendant de diverses manoeuvres de véhicule. Le système développé de mesure de frottement a beaucoup d'applications dans des systèmes de sûreté de véhicule tels que des systèmes d'ABS, de commande de dérapage et d'action d'éviter de collision et est également utile pour les véhicules d'entretien d'hiver en lesquels la connaissance du coefficient de frottement peut être employée pour déterminer la quantité et le type de produits chimiques de dégivrage à appliquer à une chaussée d'hiver.
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 276-283 p.
Titre : Sensor-Based Estimation and Control of Forces and Moments in Multiple Cooperative Robots Titre original : Évaluation et Commande Basées par Sonde des Forces et des Moments dans des Robots Coopératifs Multiples Type de document : texte imprimé Auteurs : Kumar, Manish, Auteur ; Garg, Devendra P., Auteur Article en page(s) : 276-283 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Commande de robot multiple Synchronisation Logique floue Sonde Contrôleur de logique floue Filtrage de Kalman Logique floue de Matlab Simulink Index. décimale : 629.8 Résumé : Control of multiple robots presents numerous challenges, some of which include synchronization in terms of position, motion, force, load sharing and internal force minimization. This paper presents formulation and application of a fuzzy logic based strategy for control of two 6 degree-of-freedom robots carrying an object in a cooperative mode. The paper focuses on control of internal forces that get generated when two or more robots carry an object in coordination. Force/torque (F/T) sensors mounted on wrist of each robot provide the force and torque data in six dimensions. A fuzzy logic controller has been designed to use these force/torque (F/T) data to achieve a cooperating movement in which one robot acts as leader and the other robot follows. The paper also deals with estimation of external forces acting on end effector with the use of data provided by F/T sensors. These external forces and moments are not directly measured by F/T sensor since the quantities measured by F/T sensor are corrupted by the dynamics of the end effector and manipulator (a F/T sensor is usually mounted between wrist and end effector of the robot). This paper investigates the use of Kalman filtering technique to extract the external forces acting on robot end effector utilizing the underlying dynamics of the end effector. Matlab's Fuzzy logic, Simulink, and State Flow toolboxes are used for achieving real-time, autonomous and intelligent behavior of the two robots. Simulation results from two separate experiments show that the above strategy was able to constrain the internal forces and provide a smooth movement of the manipulators.
La commande des robots multiples présente les nombreux défis, dont certains incluent la synchronisation en termes de position, mouvement, force, partage de charge et minimisation interne de force. Cet article présente la formulation et l'application d'une stratégie basée de logique floue pour la commande de deux 6 degrés de robots de liberté portant un objet en mode coopératif. Le papier se concentre sur la commande des forces internes qui obtiennent produites quand deux robots ou plus portent un objet dans la coordination. Les sondes de Force/torque (F/T) montées sur le poignet de chaque robot fournissent les données de force et de couple dans six dimensions. Un contrôleur de logique floue a été conçu pour employer ces données de force/torque (F/T) pour réaliser un mouvement de coopération dans lequel un robot agit en tant que le chef et l'autre robot suit. Le papier traite également l'évaluation des forces externes agissant sur le terminal avec l'utilisation des données fournies par des sondes de F/T. Ces forces et moments externes ne sont pas directement mesurés par la sonde de F/T puisque les quantités mesurées par la sonde de F/T sont corrompues par la dynamique du terminal et du manipulateur (une sonde de F/T est habituellement montée entre le poignet et le terminal du robot). Cet article étudie l'utilisation de la technique de filtrage de Kalman d'extraire les forces externes agissant sur le terminal de robot utilisant la dynamique fondamentale du terminal. La logique floue de Matlab, le Simulink, et les boîtes d'outil d'écoulement d'état sont utilisés pour le comportement en temps réel, autonome et intelligent de réalisation des deux robots. Les résultats de simulation de deux expériences séparées prouvent que la stratégie ci-dessus pouvait contraindre les forces internes et fournir un mouvement sans heurt des manipulateurs.En ligne : manish@duke.edu, dpgarg@duke.edu [article] Sensor-Based Estimation and Control of Forces and Moments in Multiple Cooperative Robots = Évaluation et Commande Basées par Sonde des Forces et des Moments dans des Robots Coopératifs Multiples [texte imprimé] / Kumar, Manish, Auteur ; Garg, Devendra P., Auteur . - 276-283 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 276-283 p.
Mots-clés : Commande de robot multiple Synchronisation Logique floue Sonde Contrôleur de logique floue Filtrage de Kalman Logique floue de Matlab Simulink Index. décimale : 629.8 Résumé : Control of multiple robots presents numerous challenges, some of which include synchronization in terms of position, motion, force, load sharing and internal force minimization. This paper presents formulation and application of a fuzzy logic based strategy for control of two 6 degree-of-freedom robots carrying an object in a cooperative mode. The paper focuses on control of internal forces that get generated when two or more robots carry an object in coordination. Force/torque (F/T) sensors mounted on wrist of each robot provide the force and torque data in six dimensions. A fuzzy logic controller has been designed to use these force/torque (F/T) data to achieve a cooperating movement in which one robot acts as leader and the other robot follows. The paper also deals with estimation of external forces acting on end effector with the use of data provided by F/T sensors. These external forces and moments are not directly measured by F/T sensor since the quantities measured by F/T sensor are corrupted by the dynamics of the end effector and manipulator (a F/T sensor is usually mounted between wrist and end effector of the robot). This paper investigates the use of Kalman filtering technique to extract the external forces acting on robot end effector utilizing the underlying dynamics of the end effector. Matlab's Fuzzy logic, Simulink, and State Flow toolboxes are used for achieving real-time, autonomous and intelligent behavior of the two robots. Simulation results from two separate experiments show that the above strategy was able to constrain the internal forces and provide a smooth movement of the manipulators.
La commande des robots multiples présente les nombreux défis, dont certains incluent la synchronisation en termes de position, mouvement, force, partage de charge et minimisation interne de force. Cet article présente la formulation et l'application d'une stratégie basée de logique floue pour la commande de deux 6 degrés de robots de liberté portant un objet en mode coopératif. Le papier se concentre sur la commande des forces internes qui obtiennent produites quand deux robots ou plus portent un objet dans la coordination. Les sondes de Force/torque (F/T) montées sur le poignet de chaque robot fournissent les données de force et de couple dans six dimensions. Un contrôleur de logique floue a été conçu pour employer ces données de force/torque (F/T) pour réaliser un mouvement de coopération dans lequel un robot agit en tant que le chef et l'autre robot suit. Le papier traite également l'évaluation des forces externes agissant sur le terminal avec l'utilisation des données fournies par des sondes de F/T. Ces forces et moments externes ne sont pas directement mesurés par la sonde de F/T puisque les quantités mesurées par la sonde de F/T sont corrompues par la dynamique du terminal et du manipulateur (une sonde de F/T est habituellement montée entre le poignet et le terminal du robot). Cet article étudie l'utilisation de la technique de filtrage de Kalman d'extraire les forces externes agissant sur le terminal de robot utilisant la dynamique fondamentale du terminal. La logique floue de Matlab, le Simulink, et les boîtes d'outil d'écoulement d'état sont utilisés pour le comportement en temps réel, autonome et intelligent de réalisation des deux robots. Les résultats de simulation de deux expériences séparées prouvent que la stratégie ci-dessus pouvait contraindre les forces internes et fournir un mouvement sans heurt des manipulateurs.En ligne : manish@duke.edu, dpgarg@duke.edu
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 284-293 p.
Titre : Signal Conditioning With Memory-Less Nonlinear Sensors Titre original : Traitement de Signal Avec Les Sondes Non-Linéaires Sans Mémoire Type de document : texte imprimé Auteurs : Suranthiran, Sugathevan, Auteur ; Jayasuriya, Suhada, Auteur Article en page(s) : 284-293 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Traitement de signal Sonde non-linéaire sans mémoire Réponse linéaire d'entrée-sortie Système sensoriel Index. décimale : 629.8 Résumé : Proposed in this paper is an off-line signal conditioning scheme for memoryless nonlinear sensors. In most sensor designs, a linear input-output response is desired. However, nonlinearity is present in one form or another in almost all real sensors and therefore it is very difficult if not impossible to achieve a truly linear relationship. Often sensor nonlinearity is considered a disadvantage in sensory systems because it introduces distortion into the system. Due to the lack of efficient techniques to deal with the issues of sensor nonlinearity, primarily nonlinear sensors tend to be ignored. In this paper, it is shown that there are certain advantages of using nonlinear sensors and nonlinear distortion caused by sensor nonlinearity may be effectively compensated. A recursive algorithm utilizing certain characteristics of nonlinear sensor functions is proposed for the compensation of nonlinear distortion and sensor noise removal. A signal recovery algorithm that implements this idea is developed. Not having an accurate sensor model will result in errors and it is shown that the error can be minimized with a proper choice of a convergence accelerator whereby stability of the developed algorithm is established.
En cet article on propose un arrangement en différé de traitement de signal pour les sondes non-linéaires sans mémoire. Dans la plupart des conceptions de sonde, une réponse linéaire d'entrée-sortie est désirée. Cependant, la non-linéarité est présente sous une forme ou des autres dans des presque toutes les vraies sondes et donc il est très difficile si non impossible de réaliser un rapport véritablement linéaire. Souvent la non-linéarité de sonde est considérée un inconvénient dans les systèmes sensoriels parce qu'elle présente la déformation dans le système. En raison du manque de techniques efficaces pour traiter les questions de la non-linéarité de sonde, principalement des sondes non-linéaires tendent à être ignorées. En cet article, on lui montre qu'il y a sûr que des avantages d'employer les sondes non-linéaires et la déformation non-linéaire provoquées par la non-linéarité de sonde peuvent être efficacement compensés. On propose un algorithme récursif utilisant certaines caractéristiques des fonctions non-linéaires de sonde pour la compensation du déplacement non-linéaire de bruit de déformation et de sonde. Un algorithme de rétablissement de signal qui met en application cette idée est développé. Ne pas avoir un modèle précis de sonde aura comme conséquence les erreurs et on lui montre que l'erreur peut être réduite au minimum avec un choix approprié d'un accélérateur de convergence par lequel la stabilité de l'algorithme développé soit établie.En ligne : suren@neo.tamu.edu, sjayasuriya@mengr.tamu.edu [article] Signal Conditioning With Memory-Less Nonlinear Sensors = Traitement de Signal Avec Les Sondes Non-Linéaires Sans Mémoire [texte imprimé] / Suranthiran, Sugathevan, Auteur ; Jayasuriya, Suhada, Auteur . - 284-293 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 284-293 p.
Mots-clés : Traitement de signal Sonde non-linéaire sans mémoire Réponse linéaire d'entrée-sortie Système sensoriel Index. décimale : 629.8 Résumé : Proposed in this paper is an off-line signal conditioning scheme for memoryless nonlinear sensors. In most sensor designs, a linear input-output response is desired. However, nonlinearity is present in one form or another in almost all real sensors and therefore it is very difficult if not impossible to achieve a truly linear relationship. Often sensor nonlinearity is considered a disadvantage in sensory systems because it introduces distortion into the system. Due to the lack of efficient techniques to deal with the issues of sensor nonlinearity, primarily nonlinear sensors tend to be ignored. In this paper, it is shown that there are certain advantages of using nonlinear sensors and nonlinear distortion caused by sensor nonlinearity may be effectively compensated. A recursive algorithm utilizing certain characteristics of nonlinear sensor functions is proposed for the compensation of nonlinear distortion and sensor noise removal. A signal recovery algorithm that implements this idea is developed. Not having an accurate sensor model will result in errors and it is shown that the error can be minimized with a proper choice of a convergence accelerator whereby stability of the developed algorithm is established.
En cet article on propose un arrangement en différé de traitement de signal pour les sondes non-linéaires sans mémoire. Dans la plupart des conceptions de sonde, une réponse linéaire d'entrée-sortie est désirée. Cependant, la non-linéarité est présente sous une forme ou des autres dans des presque toutes les vraies sondes et donc il est très difficile si non impossible de réaliser un rapport véritablement linéaire. Souvent la non-linéarité de sonde est considérée un inconvénient dans les systèmes sensoriels parce qu'elle présente la déformation dans le système. En raison du manque de techniques efficaces pour traiter les questions de la non-linéarité de sonde, principalement des sondes non-linéaires tendent à être ignorées. En cet article, on lui montre qu'il y a sûr que des avantages d'employer les sondes non-linéaires et la déformation non-linéaire provoquées par la non-linéarité de sonde peuvent être efficacement compensés. On propose un algorithme récursif utilisant certaines caractéristiques des fonctions non-linéaires de sonde pour la compensation du déplacement non-linéaire de bruit de déformation et de sonde. Un algorithme de rétablissement de signal qui met en application cette idée est développé. Ne pas avoir un modèle précis de sonde aura comme conséquence les erreurs et on lui montre que l'erreur peut être réduite au minimum avec un choix approprié d'un accélérateur de convergence par lequel la stabilité de l'algorithme développé soit établie.En ligne : suren@neo.tamu.edu, sjayasuriya@mengr.tamu.edu
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 294-302 p.
Titre : Utilizing Sensor Arrays to Attain High-Operating Bandwidth Titre original : Utilisation des Rangées de Sonde pour Atteindre la Largeur de Bande de Fonctionnement Type de document : texte imprimé Auteurs : Suranthiran, Sugathevan, Auteur ; Jayasuriya, Suhada, Auteur Article en page(s) : 294-302 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Sonde Passe-bande Rétroaction Rangée de sonde Recouvrement Index. décimale : 629.8 Résumé : Proposed in this paper is a methodology for the design of a sensor array of small bandwidth passband sensors (sensors with small bandwidth but different bandwidths) to attain a high operating bandwidth. In certain control applications, it is necessary that a high bandwidth sensor be used for feedback efficiency. The design of a single sensor with the desired high bandwidth may not be easy and economically feasible. A new approach, which recommends the use of an array of small bandwidth pass-band sensors in place of a single sensor of high bandwidth is proposed. It is shown that the idea of sensor arrays can be utilized to obtain a cost effective and efficient solution to the problem posed. The proposed sensor array that consists of multiple sensors with possible overlapping operating regions as defined by their pass-bands requires that an effective fusion technique be used to unite multi-sensor data. A multi-sensor data fusion scheme using Frequency Response Methods is developed to facilitate the possible implementation of proposed sensor arrays.
En cet article on propose une méthodologie pour la conception d'une rangée de sonde de petites sondes de passband de largeur de bande (sondes avec la petite largeur de bande mais les différentes largeurs de bande) pour atteindre une largeur de bande de fonctionnement élevée. Dans certaines applications de commande, il est nécessaire qu'une haute sonde de largeur de bande soit utilisée pour l'efficacité de rétroaction. La conception d'une sonde simple avec la largeur de bande élevée désirée peut ne pas être facile et économiquement faisable. On propose une nouvelle approche, qui recommande l'utilisation d'une rangée de petites sondes de bande de passage de largeur de bande au lieu d'une sonde simple de largeur de bande élevée. On lui montre que l'idée des rangées de sonde peut être utilisée pour obtenir un rentable et la solution efficace au problème a posé. La rangée proposée de sonde qui se compose des sondes multiples avec des régions de fonctionnement de recouvrement possibles comme définies par leurs bandes de passage exige qu'une technique efficace de fusion soit employée pour unir multi des données de sonde. Multi arrangement de fusion de données de sonde employant des méthodes de réponse en fr3quence est développé pour faciliter l'exécution possible des rangées proposées de sonde.En ligne : suren@neo.tamu.edu, sjayasuriya@mengr.tamu.edu [article] Utilizing Sensor Arrays to Attain High-Operating Bandwidth = Utilisation des Rangées de Sonde pour Atteindre la Largeur de Bande de Fonctionnement [texte imprimé] / Suranthiran, Sugathevan, Auteur ; Jayasuriya, Suhada, Auteur . - 294-302 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 294-302 p.
Mots-clés : Sonde Passe-bande Rétroaction Rangée de sonde Recouvrement Index. décimale : 629.8 Résumé : Proposed in this paper is a methodology for the design of a sensor array of small bandwidth passband sensors (sensors with small bandwidth but different bandwidths) to attain a high operating bandwidth. In certain control applications, it is necessary that a high bandwidth sensor be used for feedback efficiency. The design of a single sensor with the desired high bandwidth may not be easy and economically feasible. A new approach, which recommends the use of an array of small bandwidth pass-band sensors in place of a single sensor of high bandwidth is proposed. It is shown that the idea of sensor arrays can be utilized to obtain a cost effective and efficient solution to the problem posed. The proposed sensor array that consists of multiple sensors with possible overlapping operating regions as defined by their pass-bands requires that an effective fusion technique be used to unite multi-sensor data. A multi-sensor data fusion scheme using Frequency Response Methods is developed to facilitate the possible implementation of proposed sensor arrays.
En cet article on propose une méthodologie pour la conception d'une rangée de sonde de petites sondes de passband de largeur de bande (sondes avec la petite largeur de bande mais les différentes largeurs de bande) pour atteindre une largeur de bande de fonctionnement élevée. Dans certaines applications de commande, il est nécessaire qu'une haute sonde de largeur de bande soit utilisée pour l'efficacité de rétroaction. La conception d'une sonde simple avec la largeur de bande élevée désirée peut ne pas être facile et économiquement faisable. On propose une nouvelle approche, qui recommande l'utilisation d'une rangée de petites sondes de bande de passage de largeur de bande au lieu d'une sonde simple de largeur de bande élevée. On lui montre que l'idée des rangées de sonde peut être utilisée pour obtenir un rentable et la solution efficace au problème a posé. La rangée proposée de sonde qui se compose des sondes multiples avec des régions de fonctionnement de recouvrement possibles comme définies par leurs bandes de passage exige qu'une technique efficace de fusion soit employée pour unir multi des données de sonde. Multi arrangement de fusion de données de sonde employant des méthodes de réponse en fr3quence est développé pour faciliter l'exécution possible des rangées proposées de sonde.En ligne : suren@neo.tamu.edu, sjayasuriya@mengr.tamu.edu
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 303-308 p.
Titre : Electro-Magnetic-Acoustic Transducers for Automatic Monitoring and Health Assessment of Transmission Lines Titre original : Capteurs Électro-Magnétique-Acoustiques pour l'Evaluation Automatique de Surveillance et de Santé des Lignes de Transmission Type de document : texte imprimé Auteurs : Shoureshi, Rahmat A., Auteur ; Sun-Wook, Lim, Auteur ; Dolev, Eli, Auteur ; Sarusi, Benny Article en page(s) : 303-308 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Système de surveillance non destructif Condusteur électrique Intégrité mécanique Capteur électro-magnétique-acoustique Ligne électrique de transmission Canalisation verticale Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper presents analysis, design, development, and experimental verification of a non-destructive monitoring system for diagnosis of mechanical integrity of electric conductors based on the concept of Electro-Magnetic-Acoustic Transducers (EMAT). Electric conductors, in general, are exposed to harsh environments. Such conductors include electric transmission lines, anchor rods, and ground mat risers. For automatic failure detection and assessment of mechanical integrity of these conductors, in addition to an effective transducer, feature extraction and pattern recognition techniques have to be employed. Details of the sensor design, neural-based signature analysis, feature extraction, and experimental results of fault detection techniques are presented.
Cet article présente l'analyse, la conception, le développement, et la vérification expérimentale d'un système de surveillance non destructif pour le diagnostic de l'intégrité mécanique des conducteurs électriques basés sur le concept des capteurs Électro-Magnétique-Acoustiques (EMAT). Des conducteurs électriques, en général, sont exposés aux environnements durs. De tels conducteurs incluent les lignes électriques de transmission, les tiges d'ancre, et les canalisations verticales mates de la terre. Pour la détection d'échec et l'évaluation automatiques de l'intégrité mécanique de ces conducteurs, en plus d'un capteur efficace, comportez l'extraction et des techniques d'identification de modèle doivent être utilisées. Des détails de la conception de sonde, de l'analyse basée neurale de signature, de l'extraction de dispositif, et des résultats expérimentaux des techniques de détection de défaut sont présentés.En ligne : rshoures@du.edu [article] Electro-Magnetic-Acoustic Transducers for Automatic Monitoring and Health Assessment of Transmission Lines = Capteurs Électro-Magnétique-Acoustiques pour l'Evaluation Automatique de Surveillance et de Santé des Lignes de Transmission [texte imprimé] / Shoureshi, Rahmat A., Auteur ; Sun-Wook, Lim, Auteur ; Dolev, Eli, Auteur ; Sarusi, Benny . - 303-308 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 303-308 p.
Mots-clés : Système de surveillance non destructif Condusteur électrique Intégrité mécanique Capteur électro-magnétique-acoustique Ligne électrique de transmission Canalisation verticale Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper presents analysis, design, development, and experimental verification of a non-destructive monitoring system for diagnosis of mechanical integrity of electric conductors based on the concept of Electro-Magnetic-Acoustic Transducers (EMAT). Electric conductors, in general, are exposed to harsh environments. Such conductors include electric transmission lines, anchor rods, and ground mat risers. For automatic failure detection and assessment of mechanical integrity of these conductors, in addition to an effective transducer, feature extraction and pattern recognition techniques have to be employed. Details of the sensor design, neural-based signature analysis, feature extraction, and experimental results of fault detection techniques are presented.
Cet article présente l'analyse, la conception, le développement, et la vérification expérimentale d'un système de surveillance non destructif pour le diagnostic de l'intégrité mécanique des conducteurs électriques basés sur le concept des capteurs Électro-Magnétique-Acoustiques (EMAT). Des conducteurs électriques, en général, sont exposés aux environnements durs. De tels conducteurs incluent les lignes électriques de transmission, les tiges d'ancre, et les canalisations verticales mates de la terre. Pour la détection d'échec et l'évaluation automatiques de l'intégrité mécanique de ces conducteurs, en plus d'un capteur efficace, comportez l'extraction et des techniques d'identification de modèle doivent être utilisées. Des détails de la conception de sonde, de l'analyse basée neurale de signature, de l'extraction de dispositif, et des résultats expérimentaux des techniques de détection de défaut sont présentés.En ligne : rshoures@du.edu
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 309-318 p.
Titre : A Self-Energized Sensor for Wireless Injection Mold Cavity Pressure Measurement: Design and Evaluation Titre original : Une sonde d'Art de l'Auto-Portrait-Energized pour la Mesure Sans Fil de Pression de Cavité de Moule d'Injection : Conception et Evaluation Type de document : texte imprimé Auteurs : Zhang, Li., Auteur ; Theurer, Charles B., Auteur ; Gao, Robert X. ; Kazmer, David O., Auteur Article en page(s) : 309-318 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Système de sonde d'art Auto-portrait Moule d'injection Polymère Impulsion ultrasonique Transmission sans fil Modèle analytique Modèle numérique Convertisseur d'énergie Modulateur de seuil Emétteur de signal Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper presents the modeling, design, and experimental validation of a self-energized sensor system for pressure measurement in the injection mold cavity using ultrasound as the information carrier. The sensor extracts energy from the polymer melt pressure and discretizes the pressure information into ultrasonic pulses for wireless transmission through the mold to a remote receiver. Analytical and numerical models are presented for three constituent components of the sensor: the energy converter, the threshold modulator, and the signal transmitter. Quantitative results were obtained to guide the parametric design of each constituent component. Simulations and experimental studies have validated the functionality of each individual component, as well as the sensor as an integrated unit. In addition to the injection mold pressure measurement, the sensing technique developed is applicable in a broad range of process monitoring applications where high pressure fluctuations occur.
Cet article présente la modélisation, la conception, et la validation expérimentale d'un système de sonde d'art de l'auto-portrait-energized pour la mesure de pression dans la cavité de moule d'injection en utilisant des ultrasons comme porteur de l'information. L'énergie d'extraits de sonde de la pression de fonte de polymère et discrétise l'information de pression dans des impulsions ultrasoniques pour la transmission sans fil par le moule à un récepteur à distance. Des modèles analytiques et numériques sont présentés pour trois composants constitutifs de la sonde : le convertisseur d'énergie, le modulateur de seuil, et l'émetteur de signal. Des résultats quantitatifs ont été obtenus pour guider la conception paramétrique de chaque composant constitutif. Les simulations et les études expérimentales ont validé la fonctionnalité de chaque composant individuel, aussi bien que la sonde comme unité intégrée. En plus de la mesure de pression de moule d'injection, la technique de sensation développée est applicable dans une large gamme des applications de surveillance de processus où les fluctuations à haute pression se produisent.[article] A Self-Energized Sensor for Wireless Injection Mold Cavity Pressure Measurement: Design and Evaluation = Une sonde d'Art de l'Auto-Portrait-Energized pour la Mesure Sans Fil de Pression de Cavité de Moule d'Injection : Conception et Evaluation [texte imprimé] / Zhang, Li., Auteur ; Theurer, Charles B., Auteur ; Gao, Robert X. ; Kazmer, David O., Auteur . - 309-318 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 309-318 p.
Mots-clés : Système de sonde d'art Auto-portrait Moule d'injection Polymère Impulsion ultrasonique Transmission sans fil Modèle analytique Modèle numérique Convertisseur d'énergie Modulateur de seuil Emétteur de signal Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper presents the modeling, design, and experimental validation of a self-energized sensor system for pressure measurement in the injection mold cavity using ultrasound as the information carrier. The sensor extracts energy from the polymer melt pressure and discretizes the pressure information into ultrasonic pulses for wireless transmission through the mold to a remote receiver. Analytical and numerical models are presented for three constituent components of the sensor: the energy converter, the threshold modulator, and the signal transmitter. Quantitative results were obtained to guide the parametric design of each constituent component. Simulations and experimental studies have validated the functionality of each individual component, as well as the sensor as an integrated unit. In addition to the injection mold pressure measurement, the sensing technique developed is applicable in a broad range of process monitoring applications where high pressure fluctuations occur.
Cet article présente la modélisation, la conception, et la validation expérimentale d'un système de sonde d'art de l'auto-portrait-energized pour la mesure de pression dans la cavité de moule d'injection en utilisant des ultrasons comme porteur de l'information. L'énergie d'extraits de sonde de la pression de fonte de polymère et discrétise l'information de pression dans des impulsions ultrasoniques pour la transmission sans fil par le moule à un récepteur à distance. Des modèles analytiques et numériques sont présentés pour trois composants constitutifs de la sonde : le convertisseur d'énergie, le modulateur de seuil, et l'émetteur de signal. Des résultats quantitatifs ont été obtenus pour guider la conception paramétrique de chaque composant constitutif. Les simulations et les études expérimentales ont validé la fonctionnalité de chaque composant individuel, aussi bien que la sonde comme unité intégrée. En plus de la mesure de pression de moule d'injection, la technique de sensation développée est applicable dans une large gamme des applications de surveillance de processus où les fluctuations à haute pression se produisent.
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 319-326 p.
Titre : A Capacitive Microcantilever: Modelling, Validation, and Estimation Using Current Measurements Titre original : Un Micro-en Porte-à-Faux Capacitif : Modeler, Validation, et Evaluation en Utilisant des Mesures Courantes Type de document : texte imprimé Auteurs : Napoli, Mariatreresa, Auteur ; Bamieh, Bassam, Auteur ; Turner, Kimberly, Auteur Article en page(s) : 319-326 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Micro-en-porte-à-faux Cantilever passionnant Dynamique linéarisée Système périodique Observateur optimal Index. décimale : 629.8 Résumé : We present a mathematical model for the dynamics of an electrostatically actuated micro-cantilever. For the common case of cantilevers excited by a periodic voltage, we show that the underlying linearized dynamics are those of a periodic system described by a Mathieu equation. We present experimental results that confirm the validity of the model, and in particular, illustrate that parametric resonance phenomena occur in capacitively actuated micro-cantilevers. We propose a system where the current measured is used as the sensing signal of the cantilever state and position through a dynamical observer. By investigating how the best achievable performance of an optimal observer depends on the excitation frequency, we show that the best such frequency is not necessarily the resonant frequency of the cantilever.
Nous présentons un modèle mathématique pour la dynamique d'un micro-en porte-à-faux électrostatiquement actionné. Pour le cas commun des cantilevers passionnants par une tension périodique, nous prouvons que la dynamique linéarisée fondamentale est ceux d'un système périodique décrit par une équation de Mathieu. Nous présentons les résultats expérimentaux qui confirment la validité du modèle, et en particulier, illustrons que les phénomènes paramétriques de résonance se produisent dans micro-cantilevers capacitively actionné. Nous proposons un système où le courant mesuré est employé pendant que le signal de sensation de l'état et de la position en porte-à-faux par un observateur dynamique. En étudiant comment la meilleure exécution réalisable d'un observateur optimal dépend de la fréquence d'excitation, nous prouvons que le meilleur une telle fréquence n'est pas nécessairement la fréquence de résonance du en porte-à-faux.En ligne : napoli@engineering.ucsb.edu, bamieh@engineering.ucsb.edu, turner@engineering.ucs [...] [article] A Capacitive Microcantilever: Modelling, Validation, and Estimation Using Current Measurements = Un Micro-en Porte-à-Faux Capacitif : Modeler, Validation, et Evaluation en Utilisant des Mesures Courantes [texte imprimé] / Napoli, Mariatreresa, Auteur ; Bamieh, Bassam, Auteur ; Turner, Kimberly, Auteur . - 319-326 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 319-326 p.
Mots-clés : Micro-en-porte-à-faux Cantilever passionnant Dynamique linéarisée Système périodique Observateur optimal Index. décimale : 629.8 Résumé : We present a mathematical model for the dynamics of an electrostatically actuated micro-cantilever. For the common case of cantilevers excited by a periodic voltage, we show that the underlying linearized dynamics are those of a periodic system described by a Mathieu equation. We present experimental results that confirm the validity of the model, and in particular, illustrate that parametric resonance phenomena occur in capacitively actuated micro-cantilevers. We propose a system where the current measured is used as the sensing signal of the cantilever state and position through a dynamical observer. By investigating how the best achievable performance of an optimal observer depends on the excitation frequency, we show that the best such frequency is not necessarily the resonant frequency of the cantilever.
Nous présentons un modèle mathématique pour la dynamique d'un micro-en porte-à-faux électrostatiquement actionné. Pour le cas commun des cantilevers passionnants par une tension périodique, nous prouvons que la dynamique linéarisée fondamentale est ceux d'un système périodique décrit par une équation de Mathieu. Nous présentons les résultats expérimentaux qui confirment la validité du modèle, et en particulier, illustrons que les phénomènes paramétriques de résonance se produisent dans micro-cantilevers capacitively actionné. Nous proposons un système où le courant mesuré est employé pendant que le signal de sensation de l'état et de la position en porte-à-faux par un observateur dynamique. En étudiant comment la meilleure exécution réalisable d'un observateur optimal dépend de la fréquence d'excitation, nous prouvons que le meilleur une telle fréquence n'est pas nécessairement la fréquence de résonance du en porte-à-faux.En ligne : napoli@engineering.ucsb.edu, bamieh@engineering.ucsb.edu, turner@engineering.ucs [...]
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 327-335 p.
Titre : A Fresh Insight Into the Microcantilever-Sample Interaction Problem in Non-Contact Atomic Force Microscopy Titre original : Aperçu Frais du Problème en Porte-à-Faux Micro d'Interaction d'Echantillon dans la Microscopie Atomique de non Contact de Force Type de document : texte imprimé Auteurs : Jalili, Nader, Auteur ; Dadfarnia, Mohsen, Auteur ; Dawson, Darren, M., Auteur Article en page(s) : 327-335 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Microscope de force Système atomique Force intermoléculaire Microscopie de perçage Evaluation atomique Système dimensionnel Index. décimale : 629.8 Résumé : The atomic force microscope (AFM) system has evolved into a useful tool for direct measurements of intermolecular forces with atomic-resolution characterization that can be employed in a broad spectrum of applications. The non-contact AFM offers unique advantages over other contemporary scanning probe techniques such as contact AFM and scanning tunneling microscopy, especially when utilized for reliable measurements of soft samples (e.g., biological species). Current AFM imaging techniques are often based on a lumped-parameters model and ordinary differential equation (ODE) representation of the micro-cantilevers coupled with an adhoc method for atomic interaction force estimation (especially in non-contact mode). Since the magnitude of the interaction force lies within the range of nano-Newtons to pica-Newtons, precise estimation of the atomic force is crucial for accurate topographical imaging. In contrast to the previously utilized lumped modeling methods, this paper aims at improving current AFM measurement technique through developing a general distributed-parameters base modeling approach that reveals greater insight into the fundamental characteristics of the microcantilever-sample interaction. For this, the governing equations of motion are derived in the global coordinates via the Hamilton's Extended Principle. An interaction force identification scheme is then designed based on the original infinite dimensional distributed-parameters system which, in turn, reveals the unmeasurable distance between AFM tip and sample surface. Numerical simulations are provided to support these claims.
Le système atomique du microscope de force (AFM) s'est transformé en un outil utile pour des mesures directes des forces intermoléculaires avec la caractérisation d'atomique-résolution qui peut être utilisée dans un large éventail les applications. Les avantages uniques d'offres de non contact d'AFM par rapport à l'autre balayage contemporain sondent des techniques telles que le contact AFM et la microscopie de perçage d'un tunnel de balayage, particulièrement une fois utilisés pour des mesures fiables des échantillons mous (par exemple, espèces biologiques). Des techniques courantes de formation image d'AFM sont souvent basées sur des lumped-paramètres modèlent et représentation ordinaire d'équation (ODE) du micro-cantilevers couplée à une méthode d'adhoc pour l'évaluation atomique de force d'interaction (particulièrement en mode de non contact). Puisque l'importance de la force d'interaction se trouve en dessous de la marge de nano-newtons à pica-Newton, l'évaluation précise de la force atomique est cruciale pour la formation image topographique précise. Contrairement au précédemment utilisé lumped modelant des méthodes, cet article vise à améliorer la technique courante de mesure d'AFM en développant une approche modelante basse de distribuer-paramètres généraux qui indique une plus grande perspicacité dans les caractéristiques fondamentales de l'interaction d'microcantilever-échantillon. Pour ceci, les équations régissantes du mouvement sont dérivées dans les coordonnées globales par l'intermédiaire du principe prolongé de Hamilton. Un arrangement d'identification de force d'interaction est alors conçu basé sur le système dimensionnel infini original de distribuer-paramètres qui, alternativement, indique la distance immensurable entre le bout d'AFM et la surface témoin. Des simulations numériques sont fournies pour soutenir ces réclamations.[article] A Fresh Insight Into the Microcantilever-Sample Interaction Problem in Non-Contact Atomic Force Microscopy = Aperçu Frais du Problème en Porte-à-Faux Micro d'Interaction d'Echantillon dans la Microscopie Atomique de non Contact de Force [texte imprimé] / Jalili, Nader, Auteur ; Dadfarnia, Mohsen, Auteur ; Dawson, Darren, M., Auteur . - 327-335 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 327-335 p.
Mots-clés : Microscope de force Système atomique Force intermoléculaire Microscopie de perçage Evaluation atomique Système dimensionnel Index. décimale : 629.8 Résumé : The atomic force microscope (AFM) system has evolved into a useful tool for direct measurements of intermolecular forces with atomic-resolution characterization that can be employed in a broad spectrum of applications. The non-contact AFM offers unique advantages over other contemporary scanning probe techniques such as contact AFM and scanning tunneling microscopy, especially when utilized for reliable measurements of soft samples (e.g., biological species). Current AFM imaging techniques are often based on a lumped-parameters model and ordinary differential equation (ODE) representation of the micro-cantilevers coupled with an adhoc method for atomic interaction force estimation (especially in non-contact mode). Since the magnitude of the interaction force lies within the range of nano-Newtons to pica-Newtons, precise estimation of the atomic force is crucial for accurate topographical imaging. In contrast to the previously utilized lumped modeling methods, this paper aims at improving current AFM measurement technique through developing a general distributed-parameters base modeling approach that reveals greater insight into the fundamental characteristics of the microcantilever-sample interaction. For this, the governing equations of motion are derived in the global coordinates via the Hamilton's Extended Principle. An interaction force identification scheme is then designed based on the original infinite dimensional distributed-parameters system which, in turn, reveals the unmeasurable distance between AFM tip and sample surface. Numerical simulations are provided to support these claims.
Le système atomique du microscope de force (AFM) s'est transformé en un outil utile pour des mesures directes des forces intermoléculaires avec la caractérisation d'atomique-résolution qui peut être utilisée dans un large éventail les applications. Les avantages uniques d'offres de non contact d'AFM par rapport à l'autre balayage contemporain sondent des techniques telles que le contact AFM et la microscopie de perçage d'un tunnel de balayage, particulièrement une fois utilisés pour des mesures fiables des échantillons mous (par exemple, espèces biologiques). Des techniques courantes de formation image d'AFM sont souvent basées sur des lumped-paramètres modèlent et représentation ordinaire d'équation (ODE) du micro-cantilevers couplée à une méthode d'adhoc pour l'évaluation atomique de force d'interaction (particulièrement en mode de non contact). Puisque l'importance de la force d'interaction se trouve en dessous de la marge de nano-newtons à pica-Newton, l'évaluation précise de la force atomique est cruciale pour la formation image topographique précise. Contrairement au précédemment utilisé lumped modelant des méthodes, cet article vise à améliorer la technique courante de mesure d'AFM en développant une approche modelante basse de distribuer-paramètres généraux qui indique une plus grande perspicacité dans les caractéristiques fondamentales de l'interaction d'microcantilever-échantillon. Pour ceci, les équations régissantes du mouvement sont dérivées dans les coordonnées globales par l'intermédiaire du principe prolongé de Hamilton. Un arrangement d'identification de force d'interaction est alors conçu basé sur le système dimensionnel infini original de distribuer-paramètres qui, alternativement, indique la distance immensurable entre le bout d'AFM et la surface témoin. Des simulations numériques sont fournies pour soutenir ces réclamations.
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 336-346 p.
Titre : Synthesis of Nominal Motion of the Multi-Arm Cooperating Robots With Elastic Interconnections at the Contacts Titre original : Synthèse du Mouvement Nominal des Robots de Coopération de Multi-Bras avec les Interconnexions Elastiques aux Contacts Type de document : texte imprimé Auteurs : Milovan, Zivanovic, Auteur ; Vukobratovic, Miomir, Auteur Article en page(s) : 336-346 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Système coopératif Structure élastique Manipulation coopérative Index. décimale : 629.8 Résumé : A procedure for determining the cooperative system nominal motion whereby the system's desired motion belongs to a set of nominal motions, is proposed. The procedure originates from the solution of the elastic structure cooperative motion taking into account all specific properties of the cooperative manipulation. The starting basis of the procedure is determined by some essential properties of the mathematical model of the dynamics of the cooperative manipulation of the object by the nonredundant manipulators with 6 degrees of freedom (DOFs), whereby the problem of the force indefiniteness is solved by introducing elastic properties for a part of the cooperative system.
On propose une procédure pour déterminer le mouvement nominal de système coopératif par lequel le mouvement désiré du système appartienne à un ensemble de mouvements nominaux. Le procédé provient de la solution du mouvement coopératif de structure élastique tenant compte de toutes les propriétés spécifiques de la manipulation coopérative. La base commençante du procédé est déterminée par quelques propriétés essentielles du modèle mathématique de la dynamique de la manipulation coopérative de l'objet par les manipulateurs nonredundant avec 6 degrés de liberté (DOFs), par lequel le problème de l'indétermination de force soit résolu en présentant les propriétés élastiques pour une partie du système coopératif.[article] Synthesis of Nominal Motion of the Multi-Arm Cooperating Robots With Elastic Interconnections at the Contacts = Synthèse du Mouvement Nominal des Robots de Coopération de Multi-Bras avec les Interconnexions Elastiques aux Contacts [texte imprimé] / Milovan, Zivanovic, Auteur ; Vukobratovic, Miomir, Auteur . - 336-346 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 336-346 p.
Mots-clés : Système coopératif Structure élastique Manipulation coopérative Index. décimale : 629.8 Résumé : A procedure for determining the cooperative system nominal motion whereby the system's desired motion belongs to a set of nominal motions, is proposed. The procedure originates from the solution of the elastic structure cooperative motion taking into account all specific properties of the cooperative manipulation. The starting basis of the procedure is determined by some essential properties of the mathematical model of the dynamics of the cooperative manipulation of the object by the nonredundant manipulators with 6 degrees of freedom (DOFs), whereby the problem of the force indefiniteness is solved by introducing elastic properties for a part of the cooperative system.
On propose une procédure pour déterminer le mouvement nominal de système coopératif par lequel le mouvement désiré du système appartienne à un ensemble de mouvements nominaux. Le procédé provient de la solution du mouvement coopératif de structure élastique tenant compte de toutes les propriétés spécifiques de la manipulation coopérative. La base commençante du procédé est déterminée par quelques propriétés essentielles du modèle mathématique de la dynamique de la manipulation coopérative de l'objet par les manipulateurs nonredundant avec 6 degrés de liberté (DOFs), par lequel le problème de l'indétermination de force soit résolu en présentant les propriétés élastiques pour une partie du système coopératif.
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 247-358 p.
Titre : A Lyapunov-Based Piezoelectric Controller for Flexible Cartesian Robot Manipulators Titre original : Contrôleur Piézoélectrique Lyapunov-Basé pour les Manipulateurs Cartésiens Flexibles de Robot Type de document : texte imprimé Auteurs : Dadfarnia, Mohsen, Auteur ; Jalili, Nader, Auteur ; Xian, Bin ; Dawson, Darren, M. Article en page(s) : 247-358 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Stratégie Lyapunov Manipulateur cartésien de robot Faisceau en porte-à-faut flexible Déclancheur piézoélectrique Déclancheur linéaire Stabilité Contrôleur de temps fini Oscillation résiduelle Index. décimale : 629.8 Résumé : A Lyapunov-based control strategy is proposed for the regulation of a Cartesian robot manipulator, which is modeled as a flexible cantilever beam with a translational base support. The beam (arm) cross-sectional area is assumed to be uniform and Euler-Bernoulli beam theory assumptions are considered. Moreover, two types of damping mechanisms; namely viscous and structural dampings, are considered for the arm material properties. The arm base motion is controlled utilizing a linear actuator, while a piezoelectric (PZT) patch actuator is bonded on the surface of the flexible beam for suppressing residual beam vibrations. The equations of motion for the system are obtained using Hamilton's principle, which are based on the original infinite dimensional distributed system. Utilizing the Lyapunov method, the control force acting on the linear actuator and control voltage for the PZT actuator are designed such that the base is regulated to a desired set-point and the exponential stability of the system is attained. Depending on the composition of the controller, some favorable features appear such as elimination of control spillovers, controller convergence at finite time, suppression of residual oscillations and simplicity of the control implementation. The feasibility of the controller is validated through both numerical simulations and experimental testing.
On propose une stratégie Lyapunov-basée de commande pour le règlement d'un manipulateur cartésien de robot, qui est modelé pendant qu'un faisceau en porte-à-faux flexible avec un appui bas de translation. On assume que la section de faisceau (bras) est uniforme et des prétentions de théorie de faisceau d'Euler-Bernoulli sont considérées. D'ailleurs, deux types d'atténuer des mécanismes ; à savoir des dampings visqueux et structuraux, sont considérés pour les propriétés de matériel de bras. Le mouvement de base de bras est commandé utilisant un déclencheur linéaire, alors qu'un déclencheur piézoélectrique de la pièce rapportée (PZT) est collé sur la surface du faisceau flexible pour supprimer des vibrations résiduelles de faisceau. Les équations du mouvement pour le système sont obtenues en utilisant le principe de Hamilton, qui sont basées sur le système réparti dimensionnel infini original. Utilisant la méthode de Lyapunov, la force de commande agissant sur le déclencheur linéaire et la tension de commande pour le déclencheur de PZT sont conçues tels que la base est réglée à un de point de consigne désiré et la stabilité exponentielle du système est atteinte. Selon la composition du contrôleur, quelques dispositifs favorables apparaissent comme l'élimination des débordements de commande, la convergence de contrôleur au temps fini, la suppression des oscillations résiduelles et la simplicité de l'exécution de commande. La praticabilité du contrôleur est validée par des simulations numériques et l'essai expérimental.[article] A Lyapunov-Based Piezoelectric Controller for Flexible Cartesian Robot Manipulators = Contrôleur Piézoélectrique Lyapunov-Basé pour les Manipulateurs Cartésiens Flexibles de Robot [texte imprimé] / Dadfarnia, Mohsen, Auteur ; Jalili, Nader, Auteur ; Xian, Bin ; Dawson, Darren, M. . - 247-358 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 247-358 p.
Mots-clés : Stratégie Lyapunov Manipulateur cartésien de robot Faisceau en porte-à-faut flexible Déclancheur piézoélectrique Déclancheur linéaire Stabilité Contrôleur de temps fini Oscillation résiduelle Index. décimale : 629.8 Résumé : A Lyapunov-based control strategy is proposed for the regulation of a Cartesian robot manipulator, which is modeled as a flexible cantilever beam with a translational base support. The beam (arm) cross-sectional area is assumed to be uniform and Euler-Bernoulli beam theory assumptions are considered. Moreover, two types of damping mechanisms; namely viscous and structural dampings, are considered for the arm material properties. The arm base motion is controlled utilizing a linear actuator, while a piezoelectric (PZT) patch actuator is bonded on the surface of the flexible beam for suppressing residual beam vibrations. The equations of motion for the system are obtained using Hamilton's principle, which are based on the original infinite dimensional distributed system. Utilizing the Lyapunov method, the control force acting on the linear actuator and control voltage for the PZT actuator are designed such that the base is regulated to a desired set-point and the exponential stability of the system is attained. Depending on the composition of the controller, some favorable features appear such as elimination of control spillovers, controller convergence at finite time, suppression of residual oscillations and simplicity of the control implementation. The feasibility of the controller is validated through both numerical simulations and experimental testing.
On propose une stratégie Lyapunov-basée de commande pour le règlement d'un manipulateur cartésien de robot, qui est modelé pendant qu'un faisceau en porte-à-faux flexible avec un appui bas de translation. On assume que la section de faisceau (bras) est uniforme et des prétentions de théorie de faisceau d'Euler-Bernoulli sont considérées. D'ailleurs, deux types d'atténuer des mécanismes ; à savoir des dampings visqueux et structuraux, sont considérés pour les propriétés de matériel de bras. Le mouvement de base de bras est commandé utilisant un déclencheur linéaire, alors qu'un déclencheur piézoélectrique de la pièce rapportée (PZT) est collé sur la surface du faisceau flexible pour supprimer des vibrations résiduelles de faisceau. Les équations du mouvement pour le système sont obtenues en utilisant le principe de Hamilton, qui sont basées sur le système réparti dimensionnel infini original. Utilisant la méthode de Lyapunov, la force de commande agissant sur le déclencheur linéaire et la tension de commande pour le déclencheur de PZT sont conçues tels que la base est réglée à un de point de consigne désiré et la stabilité exponentielle du système est atteinte. Selon la composition du contrôleur, quelques dispositifs favorables apparaissent comme l'élimination des débordements de commande, la convergence de contrôleur au temps fini, la suppression des oscillations résiduelles et la simplicité de l'exécution de commande. La praticabilité du contrôleur est validée par des simulations numériques et l'essai expérimental.
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 359-364 p.
Titre : A New Motion-Planning Scheme for Overhead Cranes With High-Speed Hoisting Titre original : Nouvel Arrangement de Planification de Mouvement pour les Ponts Roulants avec Lever à Grande Vitesse Type de document : texte imprimé Auteurs : Ho-Hoon, Lee, Auteur Article en page(s) : 359-364 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Mouvement de planification Rendement élevé anti-balançant Commande de pont roulant Régulation de commande Commande asymptotique Oscillation Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper proposes a motion-planning method for a high-performance anti-swing control of overhead cranes, where the motion-planning problem is solved as a kinematic problem. First, an anti-swing regulating control law is proposed based on the Lyapunov stability theorem, where the proposed anti-swing control drives trolley velocity regulating error asymptotically to zero while suppressing load swing rapidly to zero for given arbitrary high-speed hoisting motions. Then a motion-planning scheme is designed based on the concept of minimumtime control, the proposed anti-swing control law, and typical anti-swing crane-operation practices. The motion-planning scheme is free from the usual mathematical constraints in anti-swing control such as small swing angle, small hoisting speed, and small hoisting distance. The effectiveness of the proposed motion planning is shown by generating high-performance anti-swing trajectories with high hoisting speed and hoisting ratio.
Cet article propose une méthode de mouvement-planification pour un à rendement élevé anti-balancent la commande des ponts roulants, où le problème de mouvement-planification est résolu comme problème cinématique. D'abord, anti-balancez la loi de régulation de commande est proposé a basé sur le théorème de stabilité de Lyapunov, où proposés anti-balancent l'erreur de régulation de vitesse de chariot à entraînements de commande asymptotiquement à zéro tout en supprimant l'oscillation de charge rapidement à zéro pour lever à grande vitesse arbitraire donné font signe. Alors un arrangement de mouvement-planification est conçu a basé sur le concept de la commande de minimumtime, proposés anti-balancent la loi de commande, et typique anti-balancez les pratiques en matière d'grue-opération. L'arrangement de mouvement-planification est exempt des contraintes mathématiques habituelles dans anti-balancent la commande telle que le petit angle d'oscillation, la petite vitesse levante, et la petite distance levante. L'efficacité de la planification proposée de mouvement est montrée en se produisant à rendement élevé anti-balancent la trajectoire avec la vitesse levante élevée et rapport de lever.En ligne : hhlee@tulane.edu [article] A New Motion-Planning Scheme for Overhead Cranes With High-Speed Hoisting = Nouvel Arrangement de Planification de Mouvement pour les Ponts Roulants avec Lever à Grande Vitesse [texte imprimé] / Ho-Hoon, Lee, Auteur . - 359-364 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 359-364 p.
Mots-clés : Mouvement de planification Rendement élevé anti-balançant Commande de pont roulant Régulation de commande Commande asymptotique Oscillation Index. décimale : 629.8 Résumé : This paper proposes a motion-planning method for a high-performance anti-swing control of overhead cranes, where the motion-planning problem is solved as a kinematic problem. First, an anti-swing regulating control law is proposed based on the Lyapunov stability theorem, where the proposed anti-swing control drives trolley velocity regulating error asymptotically to zero while suppressing load swing rapidly to zero for given arbitrary high-speed hoisting motions. Then a motion-planning scheme is designed based on the concept of minimumtime control, the proposed anti-swing control law, and typical anti-swing crane-operation practices. The motion-planning scheme is free from the usual mathematical constraints in anti-swing control such as small swing angle, small hoisting speed, and small hoisting distance. The effectiveness of the proposed motion planning is shown by generating high-performance anti-swing trajectories with high hoisting speed and hoisting ratio.
Cet article propose une méthode de mouvement-planification pour un à rendement élevé anti-balancent la commande des ponts roulants, où le problème de mouvement-planification est résolu comme problème cinématique. D'abord, anti-balancez la loi de régulation de commande est proposé a basé sur le théorème de stabilité de Lyapunov, où proposés anti-balancent l'erreur de régulation de vitesse de chariot à entraînements de commande asymptotiquement à zéro tout en supprimant l'oscillation de charge rapidement à zéro pour lever à grande vitesse arbitraire donné font signe. Alors un arrangement de mouvement-planification est conçu a basé sur le concept de la commande de minimumtime, proposés anti-balancent la loi de commande, et typique anti-balancez les pratiques en matière d'grue-opération. L'arrangement de mouvement-planification est exempt des contraintes mathématiques habituelles dans anti-balancent la commande telle que le petit angle d'oscillation, la petite vitesse levante, et la petite distance levante. L'efficacité de la planification proposée de mouvement est montrée en se produisant à rendement élevé anti-balancent la trajectoire avec la vitesse levante élevée et rapport de lever.En ligne : hhlee@tulane.edu
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 365-375 p.
Titre : On the Modeling of Flexible-Link Planar Mechanisms: Experimental Validation of an Accurate Dynamic Model Titre original : Sur la Modélisation des Mécanismes Planaires de Lien Flexible : Validation Expérimentale d'un Modèle Dynamique Précis Type de document : texte imprimé Auteurs : Gasparetto, Alessandro, Auteur Article en page(s) : 365-375 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Mécanisme planaire Multi-corps flexible Modèle dynamique Moteur électrique Index. décimale : 629.8 Résumé : The experimental validation of an accurate dynamic model of flexible multi-body planar mechanisms is presented in this paper. The proposed mathematical model, which is valid for whatever planar mechanism with any number of flexible links, accounts for the geometric and inertial nonlinearities of the mechanism, and considers coupling effects among rigid-body and elastic motion as well. In order to experimentally validate the dynamic model, a flexible five-bar planar linkage actuated by two electric motors is employed as a test case. The experimentally measured deformations and accelerations of the flexible links are compared with the numerical results obtained by simulating the system dynamic behavior through the mathematical model. It turns out that the experimental results are in good agreement with the numerical ones, thus proving that the dynamical model proposed is very effective in the difficult task of accurately representing the dynamic behavior of flexible mechanisms.
La validation expérimentale d'un modèle dynamique précis des mécanismes planaires de multi-corps flexible est présentée en cet article. Le modèle mathématique proposé, pour lequel est valide quelque mécanisme planaire avec tout nombre de liens flexibles, explique les non-linéarités géométriques et à inertie du mécanisme, et considère des effets d'accouplement parmi le rigide-corps et le mouvement élastique aussi bien. Afin de valider expérimentalement le modèle dynamique, une tringlerie planaire de cinq-barre flexible actionnée par deux moteurs électriques est utilisée comme cas d'essai. Les déformations et les accélérations expérimentalement mesurées des liens flexibles sont comparées aux résultats numériques obtenus en simulant le comportement dynamique de système par le modèle mathématique. Il s'avère que les résultats expérimentaux sont en bon accord avec le numérique, de ce fait en montrant que le modèle dynamique proposé est très efficace dans le difficile chargez de représenter exactement le comportement dynamique des mécanismes flexibles.En ligne : gasparetto@uniud.it [article] On the Modeling of Flexible-Link Planar Mechanisms: Experimental Validation of an Accurate Dynamic Model = Sur la Modélisation des Mécanismes Planaires de Lien Flexible : Validation Expérimentale d'un Modèle Dynamique Précis [texte imprimé] / Gasparetto, Alessandro, Auteur . - 365-375 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 365-375 p.
Mots-clés : Mécanisme planaire Multi-corps flexible Modèle dynamique Moteur électrique Index. décimale : 629.8 Résumé : The experimental validation of an accurate dynamic model of flexible multi-body planar mechanisms is presented in this paper. The proposed mathematical model, which is valid for whatever planar mechanism with any number of flexible links, accounts for the geometric and inertial nonlinearities of the mechanism, and considers coupling effects among rigid-body and elastic motion as well. In order to experimentally validate the dynamic model, a flexible five-bar planar linkage actuated by two electric motors is employed as a test case. The experimentally measured deformations and accelerations of the flexible links are compared with the numerical results obtained by simulating the system dynamic behavior through the mathematical model. It turns out that the experimental results are in good agreement with the numerical ones, thus proving that the dynamical model proposed is very effective in the difficult task of accurately representing the dynamic behavior of flexible mechanisms.
La validation expérimentale d'un modèle dynamique précis des mécanismes planaires de multi-corps flexible est présentée en cet article. Le modèle mathématique proposé, pour lequel est valide quelque mécanisme planaire avec tout nombre de liens flexibles, explique les non-linéarités géométriques et à inertie du mécanisme, et considère des effets d'accouplement parmi le rigide-corps et le mouvement élastique aussi bien. Afin de valider expérimentalement le modèle dynamique, une tringlerie planaire de cinq-barre flexible actionnée par deux moteurs électriques est utilisée comme cas d'essai. Les déformations et les accélérations expérimentalement mesurées des liens flexibles sont comparées aux résultats numériques obtenus en simulant le comportement dynamique de système par le modèle mathématique. Il s'avère que les résultats expérimentaux sont en bon accord avec le numérique, de ce fait en montrant que le modèle dynamique proposé est très efficace dans le difficile chargez de représenter exactement le comportement dynamique des mécanismes flexibles.En ligne : gasparetto@uniud.it
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 376-387 p.
Titre : Servo Pneumatic Position Control Using Fuzzy PID Gain Scheduling Titre original : Commande Pneumatique Servo de Position En Utilisant L'Établissement du Programme Brouillé de Gain de PID Type de document : texte imprimé Auteurs : Situm, Z., Auteur ; Pavkovic, D., Auteur ; Novakovic, B. Article en page(s) : 376-387 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Contrôleur de PID Commande servo-pneumatique Algorithme de compensation Algorithme de stabilisation Frottement Pression d'approvisionnement Index. décimale : 629.8 Résumé : In this paper, a design procedure and experimental implementation of a PID controller is presented. The PID controller is tuned according to damping optimum in order to achieve precise position control of a pneumatic servo drive. It is extended by a friction compensation and stabilization algorithm in order to deal with friction effects. In a case of supply pressure variations, more robust control system is needed. It is implemented by extending the proposed PID controller with friction compensator with the gain scheduling algorithm, which is provided by means of fuzzy logic. The effectiveness of proposed control algorithms is experimentally verified on an industrial cylindrical rodless actuator controlled by a proportional valve.
En cet article, un procédé de conception et une exécution expérimentale d'un contrôleur de PID est présenté. Le contrôleur de PID est accordé selon atténuer l'optimum afin de réaliser la commande précise de position d'une commande servo pneumatique. Il est prolongé par un algorithme de compensation et de stabilisation de frottement afin de traiter des effets de frottement. Dans un cas des variations de pression d'approvisionnement, un système de commande plus robuste est nécessaire. Il est mis en application en prolongeant le contrôleur proposé de PID avec le compensateur de frottement avec l'algorithme d'établissement du programme de gain, qui est fourni au moyen de logique floue. L'efficacité des algorithmes proposés de commande est expérimentalement vérifiée sur un déclencheur rodless cylindrique industriel commandé par une valve proportionnelle.[article] Servo Pneumatic Position Control Using Fuzzy PID Gain Scheduling = Commande Pneumatique Servo de Position En Utilisant L'Établissement du Programme Brouillé de Gain de PID [texte imprimé] / Situm, Z., Auteur ; Pavkovic, D., Auteur ; Novakovic, B. . - 376-387 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 376-387 p.
Mots-clés : Contrôleur de PID Commande servo-pneumatique Algorithme de compensation Algorithme de stabilisation Frottement Pression d'approvisionnement Index. décimale : 629.8 Résumé : In this paper, a design procedure and experimental implementation of a PID controller is presented. The PID controller is tuned according to damping optimum in order to achieve precise position control of a pneumatic servo drive. It is extended by a friction compensation and stabilization algorithm in order to deal with friction effects. In a case of supply pressure variations, more robust control system is needed. It is implemented by extending the proposed PID controller with friction compensator with the gain scheduling algorithm, which is provided by means of fuzzy logic. The effectiveness of proposed control algorithms is experimentally verified on an industrial cylindrical rodless actuator controlled by a proportional valve.
En cet article, un procédé de conception et une exécution expérimentale d'un contrôleur de PID est présenté. Le contrôleur de PID est accordé selon atténuer l'optimum afin de réaliser la commande précise de position d'une commande servo pneumatique. Il est prolongé par un algorithme de compensation et de stabilisation de frottement afin de traiter des effets de frottement. Dans un cas des variations de pression d'approvisionnement, un système de commande plus robuste est nécessaire. Il est mis en application en prolongeant le contrôleur proposé de PID avec le compensateur de frottement avec l'algorithme d'établissement du programme de gain, qui est fourni au moyen de logique floue. L'efficacité des algorithmes proposés de commande est expérimentalement vérifiée sur un déclencheur rodless cylindrique industriel commandé par une valve proportionnelle.
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 388-396 p.
Titre : The Dynamics of Lead-Screw Drives: Low-Order Modeling and Experiments Titre original : La Dynamique des Commandes de Vis Sans Fin : Basses Modélisation et Expériences d'Ordre Type de document : texte imprimé Auteurs : Varanasi, Kripa K., Auteur ; Nayfeh, Samir A., Auteur Article en page(s) : 388-396 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Boucle bloquée Vis sans fin Déformation longitudinale Torsion Inertie Index. décimale : 629.8 Résumé : The closed-loop performance of a lead-screw drive is usually limited by a resonance in which the carriage oscillates in the direction of motion as the screw undergoes longitudinal and torsional deformation. In this paper, we develop a model of lead-screw system dynamics that accounts for the distributed inertia of the screw and the compliance and damping of the thrust bearings, nut, and coupling. The distributed-parameter model of the lead-screw drive system is reduced to a low-order model using a Galerkin procedure and verified by experiments performed on a pair of ball-screw systems. The model is found to accurately predict the presence of a finite right-half plane zero in the transfer function from motor torque to carriage position. A viscoelastic damper incorporated into one of the lead-screw support bearings is shown to give rise to significant, deterministic damping in the system transfer functions.
L'exécution de boucle bloquée d'une commande de vis sans fin est habituellement limitée par une résonance dans laquelle le chariot oscille dans la direction du mouvement pendant que la vis subit la déformation longitudinale et de torsion. En cet article, nous développons un modèle de la dynamique de système de vis sans fin qui explique l'inertie distribuée de la vis et de la conformité et l'atténuation des paliers de butée, de l'écrou, et de l'accouplement. Le modèle distribué de paramètre du système d'entraînement de vis sans fin est réduit à un modèle d'ordre réduit en utilisant un procédé de Galerkin et vérifié par des expériences exécutées sur une paire de systèmes de vis de boule. Le modèle s'avère pour prévoir exactement la présence d'un avion fini zéro de moitié droite dans la fonction de transfert du couple de moteur dans la position de chariot. Un amortisseur viscoélastique incorporé à un des roulements de soutien de vis sans fin est montré pour provoquer l'atténuation significative et déterministe dans les fonctions de transfert de système.[article] The Dynamics of Lead-Screw Drives: Low-Order Modeling and Experiments = La Dynamique des Commandes de Vis Sans Fin : Basses Modélisation et Expériences d'Ordre [texte imprimé] / Varanasi, Kripa K., Auteur ; Nayfeh, Samir A., Auteur . - 388-396 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 388-396 p.
Mots-clés : Boucle bloquée Vis sans fin Déformation longitudinale Torsion Inertie Index. décimale : 629.8 Résumé : The closed-loop performance of a lead-screw drive is usually limited by a resonance in which the carriage oscillates in the direction of motion as the screw undergoes longitudinal and torsional deformation. In this paper, we develop a model of lead-screw system dynamics that accounts for the distributed inertia of the screw and the compliance and damping of the thrust bearings, nut, and coupling. The distributed-parameter model of the lead-screw drive system is reduced to a low-order model using a Galerkin procedure and verified by experiments performed on a pair of ball-screw systems. The model is found to accurately predict the presence of a finite right-half plane zero in the transfer function from motor torque to carriage position. A viscoelastic damper incorporated into one of the lead-screw support bearings is shown to give rise to significant, deterministic damping in the system transfer functions.
L'exécution de boucle bloquée d'une commande de vis sans fin est habituellement limitée par une résonance dans laquelle le chariot oscille dans la direction du mouvement pendant que la vis subit la déformation longitudinale et de torsion. En cet article, nous développons un modèle de la dynamique de système de vis sans fin qui explique l'inertie distribuée de la vis et de la conformité et l'atténuation des paliers de butée, de l'écrou, et de l'accouplement. Le modèle distribué de paramètre du système d'entraînement de vis sans fin est réduit à un modèle d'ordre réduit en utilisant un procédé de Galerkin et vérifié par des expériences exécutées sur une paire de systèmes de vis de boule. Le modèle s'avère pour prévoir exactement la présence d'un avion fini zéro de moitié droite dans la fonction de transfert du couple de moteur dans la position de chariot. Un amortisseur viscoélastique incorporé à un des roulements de soutien de vis sans fin est montré pour provoquer l'atténuation significative et déterministe dans les fonctions de transfert de système.
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 397-405 p.
Titre : Control of a Non-Orthogonal Reconfigurable Machine Tool Titre original : Commande d'une Machine-Outil Non-Orthogonale Reconfigurable Type de document : texte imprimé Auteurs : Katz, Reuven, Auteur ; Yook, John, Auteur ; Koren, Yoram Article en page(s) : 397-405 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : 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 Index. décimale : 629.8 Résumé : 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.[article] Control of a Non-Orthogonal Reconfigurable Machine Tool = Commande d'une Machine-Outil Non-Orthogonale Reconfigurable [texte imprimé] / Katz, Reuven, Auteur ; Yook, John, Auteur ; Koren, Yoram . - 397-405 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 397-405 p.
Mots-clés : 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 Index. décimale : 629.8 Résumé : 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.
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 406-415 p.
Titre : Multi-Channel Adaptive Feedforward Control of Noise in an Acoustic Duct Titre original : Commande Adaptative Multicanale de Feedforward de Bruit dans un Conduit Acoustique Type de document : texte imprimé Auteurs : Esmailzadeh, E., Auteur ; Alasty, A. ; Ohadi, A. R., Auteur Article en page(s) : 406-415 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Système acoustique Bruit REndement multiple Algorithme adaptif Vecteur d'erreur Rétroaction Neutralisation acoustique Système du canal ANC Index. décimale : 629.8 Résumé : The single-reference multiple-output active noise control (ANC) of the accurate physical model of an acoustic duct system, developed earlier by the authors [1] is investigated. An adaptive feedforward algorithm is developed that minimizes a generic cost function consisting of the p-norm of the error vector. A computer model of a multi-channel ANC system, with the tonal and sweep sine input signals, is established, and the results for different single-input single-output (SISO) configurations (error microphone and secondary source locations) of the ANC system are compared. The dynamic response of the single-reference multiple-output ANC systems, using the Minimax and MEFXLMS algorithms, is studied and the effect of the acoustical feedback neutralization in the multi-channel ANC system is examined. Simulation results demonstrate that the multi-channel adaptive feedforward ANC system with the Minimax algorithm has a superior performance to that of the same system with the MEFXLMS algorithm. However, the total noise reduction of the Minimax algorithm, compared with that of the MEFXLMS, is much dependent on the frequency content of the input signal.
La lutte contre le bruit active de rendement multiple simple de référence (ANC) du modèle physique précis d'un système acoustique de conduit, développé plus tôt par les auteurs [ 1 ] est étudiée. On développe un algorithme adaptatif de feedforward qui réduit au minimum une fonction de coût générique comprenant la norme-p du vecteur d'erreur. Un modèle d'ordinateur multi d'un système du canal ANC, avec le tonal et balayent des signaux d'entrée de sinus, est établi, et les résultats pour des configurations simples du rendement d'entrée simple différente (SISO) (microphone d'erreurs et endroits secondaires de source) du système d'ANC sont comparés. La réponse dynamique des systèmes multiples du rendement ANC de référence simple, en utilisant les algorithmes de Minimax et de MEFXLMS, est étudiée et l'effet de la neutralisation acoustique de rétroaction dans multi le système du canal ANC est examiné. Les résultats de simulation démontrent que le système multi-adaptatif du feedforward ANC de canal avec l'algorithme de Minimax a une exécution supérieure à celle du même système avec l'algorithme de MEFXLMS. Cependant, toute la réduction de bruit de l'algorithme de Minimax, comparée à celle du MEFXLMS, dépend beaucoup de la teneur en fréquence du signal d'entrée.[article] Multi-Channel Adaptive Feedforward Control of Noise in an Acoustic Duct = Commande Adaptative Multicanale de Feedforward de Bruit dans un Conduit Acoustique [texte imprimé] / Esmailzadeh, E., Auteur ; Alasty, A. ; Ohadi, A. R., Auteur . - 406-415 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 406-415 p.
Mots-clés : Système acoustique Bruit REndement multiple Algorithme adaptif Vecteur d'erreur Rétroaction Neutralisation acoustique Système du canal ANC Index. décimale : 629.8 Résumé : The single-reference multiple-output active noise control (ANC) of the accurate physical model of an acoustic duct system, developed earlier by the authors [1] is investigated. An adaptive feedforward algorithm is developed that minimizes a generic cost function consisting of the p-norm of the error vector. A computer model of a multi-channel ANC system, with the tonal and sweep sine input signals, is established, and the results for different single-input single-output (SISO) configurations (error microphone and secondary source locations) of the ANC system are compared. The dynamic response of the single-reference multiple-output ANC systems, using the Minimax and MEFXLMS algorithms, is studied and the effect of the acoustical feedback neutralization in the multi-channel ANC system is examined. Simulation results demonstrate that the multi-channel adaptive feedforward ANC system with the Minimax algorithm has a superior performance to that of the same system with the MEFXLMS algorithm. However, the total noise reduction of the Minimax algorithm, compared with that of the MEFXLMS, is much dependent on the frequency content of the input signal.
La lutte contre le bruit active de rendement multiple simple de référence (ANC) du modèle physique précis d'un système acoustique de conduit, développé plus tôt par les auteurs [ 1 ] est étudiée. On développe un algorithme adaptatif de feedforward qui réduit au minimum une fonction de coût générique comprenant la norme-p du vecteur d'erreur. Un modèle d'ordinateur multi d'un système du canal ANC, avec le tonal et balayent des signaux d'entrée de sinus, est établi, et les résultats pour des configurations simples du rendement d'entrée simple différente (SISO) (microphone d'erreurs et endroits secondaires de source) du système d'ANC sont comparés. La réponse dynamique des systèmes multiples du rendement ANC de référence simple, en utilisant les algorithmes de Minimax et de MEFXLMS, est étudiée et l'effet de la neutralisation acoustique de rétroaction dans multi le système du canal ANC est examiné. Les résultats de simulation démontrent que le système multi-adaptatif du feedforward ANC de canal avec l'algorithme de Minimax a une exécution supérieure à celle du même système avec l'algorithme de MEFXLMS. Cependant, toute la réduction de bruit de l'algorithme de Minimax, comparée à celle du MEFXLMS, dépend beaucoup de la teneur en fréquence du signal d'entrée.
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 416-420 p.
Titre : Optimization of Performance Characteristics of Electropneumatic (Two-Stage) Servo Valve Titre original : Optimisation des Caractéristiques d'Exécution (Deux-Étape) de Valve Servo Electropneumatique Type de document : texte imprimé Auteurs : Krivts, Igor L., Auteur Article en page(s) : 416-420 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Valve servo Servomécanisme électropneumatique Caractéristique statique Caratéristique dynamique Index. décimale : 629.8 Résumé : Servo valve is the key element in electropneumatic servomechanism. In this study, an electropneumatic two-stage servo valves were investigated in order to improve their static and dynamic characteristics. These servo valves consist of a pilot stage and a power stage. The paper discusses three different pilot stages: the jet pipe pilot stage, the supply (side) flapper nozzle pilot stage and the exhaust (side) flapper nozzle pilot stage. The static and dynamic characteristics of the devices were investigated analytically and by computer simulation. For the three pilot stage types it was found that the optimal value of the static and dynamic characteristics could be obtained if the ratio between the effective areas of the supply channel and exhaust port of the pilot stage has a definite value (depending on the pilot stage type).
La valve servo est l'élément principal dans le servomécanisme électropneumatique. Dans cette étude, des valves servo à deux étages électropneumatiques ont été étudiées afin d'améliorer leurs caractéristiques statiques et dynamiques. Ces valves servo se composent d'une étape pilote et d'une étape de puissance. Le papier discute trois étapes pilotes différentes : l'étape pilote de pipe de voyager en jet, l'étape (latérale) de pilote de bec d'aileron d'approvisionnement et l'aileron (latéral) d'échappement équipent l'étape pilote. Les caractéristiques statiques et dynamiques des dispositifs ont été étudiées analytiquement et par la simulation sur ordinateur. Pour les trois types pilotes d'étape on l'a constaté que la valeur optimale des caractéristiques statiques et dynamiques pourrait être obtenue si le rapport aux secteurs efficaces du canal d'approvisionnement du port d'échappement de l'étape pilote a une valeur définie (selon le type pilote d'étape).
En ligne : igor_krayvitz@amat.com [article] Optimization of Performance Characteristics of Electropneumatic (Two-Stage) Servo Valve = Optimisation des Caractéristiques d'Exécution (Deux-Étape) de Valve Servo Electropneumatique [texte imprimé] / Krivts, Igor L., Auteur . - 416-420 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 416-420 p.
Mots-clés : Valve servo Servomécanisme électropneumatique Caractéristique statique Caratéristique dynamique Index. décimale : 629.8 Résumé : Servo valve is the key element in electropneumatic servomechanism. In this study, an electropneumatic two-stage servo valves were investigated in order to improve their static and dynamic characteristics. These servo valves consist of a pilot stage and a power stage. The paper discusses three different pilot stages: the jet pipe pilot stage, the supply (side) flapper nozzle pilot stage and the exhaust (side) flapper nozzle pilot stage. The static and dynamic characteristics of the devices were investigated analytically and by computer simulation. For the three pilot stage types it was found that the optimal value of the static and dynamic characteristics could be obtained if the ratio between the effective areas of the supply channel and exhaust port of the pilot stage has a definite value (depending on the pilot stage type).
La valve servo est l'élément principal dans le servomécanisme électropneumatique. Dans cette étude, des valves servo à deux étages électropneumatiques ont été étudiées afin d'améliorer leurs caractéristiques statiques et dynamiques. Ces valves servo se composent d'une étape pilote et d'une étape de puissance. Le papier discute trois étapes pilotes différentes : l'étape pilote de pipe de voyager en jet, l'étape (latérale) de pilote de bec d'aileron d'approvisionnement et l'aileron (latéral) d'échappement équipent l'étape pilote. Les caractéristiques statiques et dynamiques des dispositifs ont été étudiées analytiquement et par la simulation sur ordinateur. Pour les trois types pilotes d'étape on l'a constaté que la valeur optimale des caractéristiques statiques et dynamiques pourrait être obtenue si le rapport aux secteurs efficaces du canal d'approvisionnement du port d'échappement de l'étape pilote a une valeur définie (selon le type pilote d'étape).
En ligne : igor_krayvitz@amat.com
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 421-425 p.
Titre : The Role of Beam Flexibility and Ground Contact Model in the Clattering of Deformable Beams Titre original : Le Rôle de la Flexibilité de Faisceau et du Modèle de Contact de la Terre dans le Cliquetis des Faisceaux de Deformable Type de document : texte imprimé Auteurs : Zhongping, Bao, Auteur ; Suresh, Goyal, Auteur ; Liang-Jenq, Leu ; Subrata, Mukherjee Article en page(s) : 421-425 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Flexibilité d'enveloppe Modèle de contact Elémént du clquetis Faisceau de Timoshenko Rigidité Cohéficien de restitution Index. décimale : 629.8 Résumé : It has been shown in previous research that, relative to (the usually considered case of) a single impact, multiple impacts (clattering) of rigid casings can greatly enhance the probability of failure of fragile components mounted on or inside them. This paper addresses the important issues of the roles of casing flexibility and contact model in the above situation. A finite element analysis of clattering of a Timoshenko beam is carried out here. Dependence of the maximum change in average velocity due to impact, on the beam stiffness and coefficient of restitution, are studied here.
On a montré dans la recherche précédente que, relativement (le cas habituellement considéré de) à un impact simple, les impacts multiples (cliquetis) des enveloppes rigides peuvent considérablement augmenter la probabilité de l'échec des composants fragiles montés sur ou à l'intérieur d'eux. Cet article aborde les questions importantes des rôles de la flexibilité d'enveloppe et du modèle de contact dans la situation ci-dessus. Une analyse finie d'élément du cliquetis d'un faisceau de Timoshenko est effectuée ici. La dépendance du changement maximum de la vitesse moyenne due à l'impact, sur la rigidité de faisceau et le coefficient de restitution, sont étudiées ici.En ligne : zb22@cornell.edu, goyal@bell-labs.com, ljleu@ce.ntu.edu.tw, sm85@cornell.edu [article] The Role of Beam Flexibility and Ground Contact Model in the Clattering of Deformable Beams = Le Rôle de la Flexibilité de Faisceau et du Modèle de Contact de la Terre dans le Cliquetis des Faisceaux de Deformable [texte imprimé] / Zhongping, Bao, Auteur ; Suresh, Goyal, Auteur ; Liang-Jenq, Leu ; Subrata, Mukherjee . - 421-425 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 421-425 p.
Mots-clés : Flexibilité d'enveloppe Modèle de contact Elémént du clquetis Faisceau de Timoshenko Rigidité Cohéficien de restitution Index. décimale : 629.8 Résumé : It has been shown in previous research that, relative to (the usually considered case of) a single impact, multiple impacts (clattering) of rigid casings can greatly enhance the probability of failure of fragile components mounted on or inside them. This paper addresses the important issues of the roles of casing flexibility and contact model in the above situation. A finite element analysis of clattering of a Timoshenko beam is carried out here. Dependence of the maximum change in average velocity due to impact, on the beam stiffness and coefficient of restitution, are studied here.
On a montré dans la recherche précédente que, relativement (le cas habituellement considéré de) à un impact simple, les impacts multiples (cliquetis) des enveloppes rigides peuvent considérablement augmenter la probabilité de l'échec des composants fragiles montés sur ou à l'intérieur d'eux. Cet article aborde les questions importantes des rôles de la flexibilité d'enveloppe et du modèle de contact dans la situation ci-dessus. Une analyse finie d'élément du cliquetis d'un faisceau de Timoshenko est effectuée ici. La dépendance du changement maximum de la vitesse moyenne due à l'impact, sur la rigidité de faisceau et le coefficient de restitution, sont étudiées ici.En ligne : zb22@cornell.edu, goyal@bell-labs.com, ljleu@ce.ntu.edu.tw, sm85@cornell.edu
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 426-430 p.
Titre : Interlacing Properties for Mass-Dashpot-Spring Systems With Proportional Damping Titre original : Propriétés d'Entrelacement pour des Systèmes de Masse-Amortisseur-Ressort avec l'Atténuation Proportionnelle Type de document : texte imprimé Auteurs : Jong-Lick, Lin, Auteur ; Jyn-Jong, Sheen ; Kuo-Chin, Chan, Auteur ; Shin-Ju, Chen Article en page(s) : 426-430 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Système de masse-amortisseur-ressort Tracé non-linéaire Entrelacement Transmission Matrice Système d'atténuation proportionnel Index. décimale : 629.8 Résumé : A mass-dashpot-spring system with proportional damping is considered in this paper. On the basis of an appropriate nonlinear mapping and the root-locus technique, the interlacing property of transmission zeros and poles is investigated if the columns of the input matrix are in the column space generated by the transpose of the output matrix. It is verified that transmission zeros interlace with poles on a specific circle and the nonpositive real axis segments for a proportional damping system. Finally, three examples are given to illustrate the property.
Un système de masse-amortisseur-ressort avec l'atténuation proportionnelle est considéré en cet article. Sur la base de tracer non-linéaire approprié et de la technique de racine-lieu, la propriété d'entrelacement des zéros de transmission et des poteaux est étudiée si les colonnes de la matrice d'entrée sont dans l'espace de colonne produit par la transposition de la matrice de rendement. On le vérifie que les zéros de transmission entrelacent avec des poteaux sur un cercle spécifique et les vrais segments nonpositive d'axe pour un système d'atténuation proportionnel. En conclusion, trois exemples sont donnés pour illustrer la propriété.En ligne : jllin@mail.ncku.edu.tw, n9888101@ccmail.ncku.edu.tw, sheen@mail.ntou.edu.tw, csj [...] [article] Interlacing Properties for Mass-Dashpot-Spring Systems With Proportional Damping = Propriétés d'Entrelacement pour des Systèmes de Masse-Amortisseur-Ressort avec l'Atténuation Proportionnelle [texte imprimé] / Jong-Lick, Lin, Auteur ; Jyn-Jong, Sheen ; Kuo-Chin, Chan, Auteur ; Shin-Ju, Chen . - 426-430 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 426-430 p.
Mots-clés : Système de masse-amortisseur-ressort Tracé non-linéaire Entrelacement Transmission Matrice Système d'atténuation proportionnel Index. décimale : 629.8 Résumé : A mass-dashpot-spring system with proportional damping is considered in this paper. On the basis of an appropriate nonlinear mapping and the root-locus technique, the interlacing property of transmission zeros and poles is investigated if the columns of the input matrix are in the column space generated by the transpose of the output matrix. It is verified that transmission zeros interlace with poles on a specific circle and the nonpositive real axis segments for a proportional damping system. Finally, three examples are given to illustrate the property.
Un système de masse-amortisseur-ressort avec l'atténuation proportionnelle est considéré en cet article. Sur la base de tracer non-linéaire approprié et de la technique de racine-lieu, la propriété d'entrelacement des zéros de transmission et des poteaux est étudiée si les colonnes de la matrice d'entrée sont dans l'espace de colonne produit par la transposition de la matrice de rendement. On le vérifie que les zéros de transmission entrelacent avec des poteaux sur un cercle spécifique et les vrais segments nonpositive d'axe pour un système d'atténuation proportionnel. En conclusion, trois exemples sont donnés pour illustrer la propriété.En ligne : jllin@mail.ncku.edu.tw, n9888101@ccmail.ncku.edu.tw, sheen@mail.ntou.edu.tw, csj [...]
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 1-13 p.
Titre : Co-Simulation of Algebraically Coupled Dynamic Subsystems Without Disclosure of Proprietary Subsystem Models Titre original : Co-Simulation des Sous-Ensembles Dynamiques Algébriquement Couplés Sans Révélation des Modèles de Propriété Industrielle de Sous-Ensemble Type de document : texte imprimé Auteurs : Gu, Bei, Auteur ; Harry Asada, H., Auteur Article en page(s) : 1-13 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Simulateur dynamique couplé Frontière algébrique Système de sous-ensemble Equation différentielle algébrique Commande coulissante Stabilité Convergence Commande non-linéaire Index. décimale : 629.8 Résumé : A method for simultaneously running a collection of dynamic simulators coupled by algebraic boundary conditions is presented. Dynamic interactions between subsystems are simulated without disclosing proprietary information about the subsystem models, as all the computations are performed based on input-output numerical data of encapsulated subsystem simulators coded by independent groups. First, this paper describes a system of interacting subsystems with a causal conflict as a high-index, Differential-Algebraic Equation (DAE), and develops a systematic solution method using Discrete-Time Sliding Mode control. Stability and convergence conditions as well as error bounds are analyzed by using nonlinear control theory. Second, the algorithm is modified such that the subsystem simulator does not have to disclose its internal model and state variables for solving the overall DAE. The new algorithm is developed based on the generalized Kirchhoff Laws that allow us to represent algebraic boundary constraints as linear equations of the subsystems' outputs interacting to each other. Third, a multi-rate algorithm is developed for improving efficiency, accuracy, and convergence characteristics. Numerical examples verify the major theoretical results and illustrate features of the proposed method.
Une méthode pour courir simultanément une collection de simulateurs dynamiques couplés par des états de frontière algébriques est présentée. Des interactions dynamiques entre les sous-ensembles sont simulées sans révéler des informations de propriété industrielle sur les modèles de sous-ensemble, comme tous les calculs sont exécutés ont basé sur des données numériques d'entrée-sortie des simulateurs encapsulés de sous-ensemble codés par les groupes indépendants. D'abord, cet article décrit un système des sous-ensembles agissants l'un sur l'autre avec un conflit causal comme haut-index, l'équation Différentiel-Algébrique (DAE), et développe une méthode systématique de solution en utilisant la commande coulissante de mode de Discret-Temps. Des conditions de stabilité et de convergence comme des limites d'erreur sont analysées en employant la théorie de commande non-linéaire. En second lieu, l'algorithme est modifié tels que le simulateur de sous-ensemble ne doit pas révéler ses variables internes de modèle et d'état pour résoudre le DAE global. Le nouvel algorithme est développé a basé sur les lois généralisées de Kirchhoff qui nous permettent de représenter des contraintes algébriques de frontière pendant que des équations linéaires des sorties des sous-ensembles agissant l'un sur l'autre entre eux. Troisièmement, un algorithme de multi-taux est développé pour améliorer l'efficacité, l'exactitude, et les caractéristiques de convergence. Les exemples numériques vérifient les résultats théoriques principaux et illustrent des dispositifs de la méthode proposée.[article] Co-Simulation of Algebraically Coupled Dynamic Subsystems Without Disclosure of Proprietary Subsystem Models = Co-Simulation des Sous-Ensembles Dynamiques Algébriquement Couplés Sans Révélation des Modèles de Propriété Industrielle de Sous-Ensemble [texte imprimé] / Gu, Bei, Auteur ; Harry Asada, H., Auteur . - 1-13 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 2 (Juin 2004) . - 1-13 p.
Mots-clés : Simulateur dynamique couplé Frontière algébrique Système de sous-ensemble Equation différentielle algébrique Commande coulissante Stabilité Convergence Commande non-linéaire Index. décimale : 629.8 Résumé : A method for simultaneously running a collection of dynamic simulators coupled by algebraic boundary conditions is presented. Dynamic interactions between subsystems are simulated without disclosing proprietary information about the subsystem models, as all the computations are performed based on input-output numerical data of encapsulated subsystem simulators coded by independent groups. First, this paper describes a system of interacting subsystems with a causal conflict as a high-index, Differential-Algebraic Equation (DAE), and develops a systematic solution method using Discrete-Time Sliding Mode control. Stability and convergence conditions as well as error bounds are analyzed by using nonlinear control theory. Second, the algorithm is modified such that the subsystem simulator does not have to disclose its internal model and state variables for solving the overall DAE. The new algorithm is developed based on the generalized Kirchhoff Laws that allow us to represent algebraic boundary constraints as linear equations of the subsystems' outputs interacting to each other. Third, a multi-rate algorithm is developed for improving efficiency, accuracy, and convergence characteristics. Numerical examples verify the major theoretical results and illustrate features of the proposed method.
Une méthode pour courir simultanément une collection de simulateurs dynamiques couplés par des états de frontière algébriques est présentée. Des interactions dynamiques entre les sous-ensembles sont simulées sans révéler des informations de propriété industrielle sur les modèles de sous-ensemble, comme tous les calculs sont exécutés ont basé sur des données numériques d'entrée-sortie des simulateurs encapsulés de sous-ensemble codés par les groupes indépendants. D'abord, cet article décrit un système des sous-ensembles agissants l'un sur l'autre avec un conflit causal comme haut-index, l'équation Différentiel-Algébrique (DAE), et développe une méthode systématique de solution en utilisant la commande coulissante de mode de Discret-Temps. Des conditions de stabilité et de convergence comme des limites d'erreur sont analysées en employant la théorie de commande non-linéaire. En second lieu, l'algorithme est modifié tels que le simulateur de sous-ensemble ne doit pas révéler ses variables internes de modèle et d'état pour résoudre le DAE global. Le nouvel algorithme est développé a basé sur les lois généralisées de Kirchhoff qui nous permettent de représenter des contraintes algébriques de frontière pendant que des équations linéaires des sorties des sous-ensembles agissant l'un sur l'autre entre eux. Troisièmement, un algorithme de multi-taux est développé pour améliorer l'efficacité, l'exactitude, et les caractéristiques de convergence. Les exemples numériques vérifient les résultats théoriques principaux et illustrent des dispositifs de la méthode proposée.
Exemplaires
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| aucun exemplaire | |||||
