Artificial intelligent based friction modelling and compensation in motion control system

The interest in the study of friction in control engineering has been driven by the need for 10 precise motion control in most of industrial applications such as machine tools, robot 11 systems, semiconductor manufacturing systems and Mechatronics systems. Friction has 12 been experimentally shown to be a major factor in performance degradation in various 13 control tasks. Among the prominent effects of friction in motion control are: steady state 14 error to a reference command, slow response, periodic process of sticking and sliding (stick-15 slip) motion, as well as periodic oscillations about a reference point known as hunting when 16 an integral control is employed in the control scheme. Table 1 shows the effects and type of 17 friction as highlighted by Armstrong et. al.(1994). It is observed that, each of task is 18 dominated by at least one friction effect ranging from stiction, or/and kinetic to negative 19 friction (Stribeck). Hence, the need for accurate compensation of friction has become 20 important in high precision motion control. Several techniques to alleviate the effects of 21 friction have been reported in the literature (Dupont and Armstrong, 1993; Wahyudi, 2003; 22 Tjahjowidodo, 2004; Canudas, et. al., 1986). 23 One of the successful methods is the well-known model-based friction compensation 24 (Armstrong et al., 1994; Canudas de Wit et al., 1995 and Wen-Fang, 2007). In this method, 25 the effect of the friction is cancelled by applying additional control signal which generates a 26 torque/force. The generated torque/force has the same value (or approximately the same) 27 with the friction torque/force but in opposite direction

Fuzzy anti-windup scheme for practical control of point-to-point (Ptp) positioning systems

The Positioning Systems Generally Need A Controller To Achieve High Accuracy, Fast Response And Robustness. In Addition, Ease Of Controller Design And Simplicity Of Controller Structure Are Very Important For Practical Application. For Satisfying These Requirements, Nominal Characteristic Trajectory Following (NCTF) Controller Has Been Proposed As A Practical PTP Positioning Control. However, The Effect Of Actuator Saturation Cannot Be Completely Compensated Due To Integrator Windup Because Of Plant Parameter Variations. This Paper Presents A Method To Improve The NCTF Controller For Overcoming The Problem Of Integrator Windup By Adopting A Fuzzy Anti-Windup Scheme. The Improved NCTF Controller Is Evaluated Through Simulation Using Dynamic Model Of A Rotary Positioning System. The Results Show That The Improved NCTF Controller Is Adequate To Compensate The Effect Of Integrator Windup

Advanced Control of Piezoelectric Actuators.

168 p.A lo largo de las últimas décadas, la ingeniería de precisión ha tenido un papel importante como tecnología puntera donde la tendencia a la reducción de tamaño de las herramientas industriales ha sido clave. Los procesos industriales comenzaron a demandar precisión en el rango de nanómetros a micrómetros. Pese a que los actuadores convencionales no pueden reducirse lo suficiente ni lograr tal exactitud, los actuadores piezoeléctricos son una tecnología innovadora en este campo y su rendimiento aún está en estudio en la comunidad científica. Los actuadores piezoeléctricos se usan comúnmente en micro y nanomecatrónica para aplicaciones de posicionamiento debido a su alta resolución y fuerza de actuación (pueden llegar a soportar fuerzas de hasta 100 Newtons) en comparación con su tamaño. Todas estas características también se pueden combinar con una actuación rápida y rigidez, según los requisitos de la aplicación. Por lo tanto, con estas características, los actuadores piezoeléctricos pueden ser utilizados en una amplia variedad de aplicaciones industriales. Los efectos negativos, como la fluencia, vibraciones y la histéresis, se estudian comúnmente para mejorar el rendimiento cuando se requiere una alta precisión. Uno de los efectos que más reduce el rendimiento de los PEA es la histéresis. Esto se produce especialmente cuando el actuador está en una aplicación de guiado, por lo que la histéresis puede inducir errores que pueden alcanzar un valor de hasta 22%. Este fenómeno no lineal se puede definir como un efecto generado por la combinación de acciones mecánicas y eléctricas que depende de estados previos. La histéresis se puede reducir principalmente mediante dos estrategias: rediseño de materiales o algoritmos de control tipo feedback. El rediseño de material comprende varias desventajas por lo que el motivo principal de esta tesis está enfocado al diseño de algoritmos de control para reducir la histéresis. El objetivo principal de esta tesis es el desarrollo de estrategias de control avanzadas que puedan mejorar la precisión de seguimiento de los actuadores piezoeléctricos comerciale