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This paper proposes a method for measuring friction forces and creating a friction model for a rotary motion control system as well as an autonomous vehicle testbed. The friction forces versus the velocity were measured, and the viscous friction, Coulomb friction, and stiction were identified. With a nominal PID (proportional-integral-derivative) controller, we observed the adverse effects due to friction, such as excessive steady-state errors, oscillations, and limit-cycles. By adding an adequate friction model as part of the augmented nonlinear dynamics of a plant, we were able to conduct a simulation study of a motion control system that well matched experimental results. We have observed that the implementation of a model-based friction compensator improves the overall performance of both motion control systems, i.e., the rotary motion control system and the Altino testbed for autonomous vehicle development. By utilizing a better simulation tool with an embedded friction model, we expect that the overall development time and cost can be reduced.
목차
ABSTRACT
1. Introduction
2. Description of Motion Control Systems and Controller Structure
3. Tuning of Nominal PID Controller
4. Friction Measurement and Modeling
5. Results of Friction Compensation
6. Summary and Conclusion
References
참고문헌 (12)
참고문헌 신청
Lee, H. S. / 2001 / Controller Optimization for Minimum Position Error Signals of Hard Disk Drives / IEEE Transactions on Industrial Electronics 48(5):945~950
Shim, D. H. / 2004 / Mixed-objective Optimization of Track-following Controllers Using Linear Matrix Inequalities / IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 9(4):636~643
Armstrong-Helouvry, B. / 1994 / A Survery of Model, Analysis Tools and Compensation Methods for the Control of Machines with Friction / Automatica 30(7):1083~1138
Canudas de Wit, C. / 1995 / A New Model for Control of Systems with Friction / IEEE Transactions on Automatic Control 40(3):419~425
Dupont, P. E. / 1995 / Friction Modeling and PD Compensation at Very Low Velocities / ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control 117:8~14
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Armstrong-Helouvry, B. / 1994 / A Survery of Model, Analysis Tools and Compensation Methods for the Control of Machines with Friction / Automatica 30(7):1083~1138
Canudas de Wit, C. / 1995 / A New Model for Control of Systems with Friction / IEEE Transactions on Automatic Control 40(3):419~425
Dupont, P. E. / 1995 / Friction Modeling and PD Compensation at Very Low Velocities / ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control 117:8~14
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