Sliding Mode Control with Bound Estimation for Robot Manipulators

유동상,Yoo, Dong-Sang The Korean Institute of IIIuminating and Electrica 2006 조명·전기설비학회논문지 Vol.20 No.8

본 논문에서는 로봇의 동력학에 대한 정확한 지식을 요구하지 않는 로봇 머니퓰레이터를 위한 경계 추정기법을 가진 슬라이딩 모드 제어기를 제안한다. 경계 추정을 위해 로봇 동력학의 불확실한 비선형 요소들의 경계치를 제 1종의 Fredholm 적분식을 이용하여 표현하고, 슬라이딩 평면 함수값만을 이용한 적응 기법을 제안한다. 또한 로봇 동력학의 중요한 두가지 특성인 왜대칭성과 양정치성을 이용하여 로봇 시스템의 점근적 안정성을 증명한다. In this paper, we propose a sliding mode control with the bound estimation for robot manipulators without requiring exact knowledge of the robot dynamics. For the bound estimation, the upper bound of the uncertain nonlinearities of robot dynamics is represented as a Fredholm integral equation of the first kind and we propose an adaptive scheme which is only dependent on the sliding surface function. Also, we prove the asymptotic stability for the robot systems using two important properties in the robot dynamics: skew-symmetry and positive-definiteness of robot parameters.

도시 정책결정의 주민참여 상대적 효과성에 관한 연구

유동상(Yoo, Dong Sang),임정빈(Yim, Jeong Bin) 서울행정학회 2016 한국사회와 행정연구 Vol.26 No.4

본 연구의 목적은 도시정책 특히 환경에 영향을 미치는 다양한 도시개발계획에 있어 도시주민의 정책결정 단계별 주민참여의 방법과 수준을 분석하고, 이러한 주민참여의 방법과 수준의 도시구조의 영향력 즉, 도시의 제도적・문화적 특성의 영향력 분석, 그리고 주민참여의 상대적 효과성을 분석하는데 있다. 미국 플로리다주 도시의 도시개발계획 정책결정과정을 대상으로 한 분석결과 몇 가지 정책적 함의에 도달할 수 있었다. 첫째, 주민참여의 수준과 도시정부의 노력은 도시의 구조적 측면과의 상관관계 속에서 이해되어야 하고 둘째, 주민참여의 수준과 노력은 지방자치단체장이나 의회의 관심여부와 밀접한 관계가 있음으로 정치 관료의 주민참여에 대한 인식이 주민참여의 수준을 결정지을 수 있음을 시사하고 있다. 셋째, 도시정책결정과정 단계별로 전통적인 주민참여 방식과 비전통적인 주민참여 방식과의 차이는 참여방식의 결정이 단계별로 다르게 이용될 수 있음을 나타내 주고 있다. 넷째, 주민참여방식과 수준은 도시의 정치제도와의 상관관계 속에서 이해되어야 하며, 마지막으로 주민참여의 효과성 또한 절대적 기준 보다는 상대적 기준에 의해 평가되어야 할 것임을 시사해 주고 있다. The purpose of this study is to analyze methods and levels of citizen participation in urban development decision making by policy stages. Based on the analysis, we tried to find the relationships between citizen participation and urban political and cultural characteristics with the relative effectiveness of citizen participation. Analysis of cities in Florida provided several policy implications. First, city governments" efforts to promote citizen participation in urban policy decision making should be understood in the relationship with urban environment. Second, methods and levels of citizen participation can be determined by the will and perception of urban politicians such as local government heads and legislators. In addition, whether urban governments apply traditional or non-traditional methods of citizen participation is different depending on the policy stages. It should be also understood in the relationship with urban political and institutional structure. Finally, the effectiveness of citizen participation cannot be evaluated based on absolute scale since it is different depending on the urban environment.

라면 면대의 균일한 두께를 위한 압연공정 자동화

유동상(Dong-Sang Yoo),유병국(Byung-Kook Yoo) 한국조명·전기설비학회 2012 조명·전기설비학회논문지 Vol.26 No.11

The basic processing unit for instant ramen noodles includes mixing, rolling, boiling, frying, cooling, and packing processes. For uniform thickness of dough sheets in rolling process, the roll-gap in rolling process needs to keep uniform thickness of flour sheets in spite of different kinds of raw materials. In this paper, we have developed a roll gap adjustment system using a PLC (Programmable Logic Controller) with a touch panel and an AC servo-mechanism to make dough sheets with a good gluten starch-network structure and uniform thickness and to contribute to process standardization by transferring from tacit knowledge of skilled workers to explicit knowledge. The developed system can adjust the roll gap in units of 0.01mm and correspond to various product items which have different thickness specification by recalling the presetting values of the desired thickness from database.

부족구동 기계시스템을 위한 적분 슬라이딩 모드 제어기 설계

유동상(Dong Sang Yoo) 한국지능시스템학회 2013 한국지능시스템학회논문지 Vol.23 No.3

부족구동시스템은 제어되어야 하는 자유도보다 더 적은 수의 구동부를 가진 시스템으로 특정질 수 있으며, 이런 시스템을 제어하기 위한 알고리즘을 찾는 문제에 대한 관심이 지속적으로 증대되고 있다. 가변구조시스템 이론을 기반으로 하는 슬라이딩 모드 제어기는 비선형 시스템을 제어하는데 있어 강건한 도구를 제공하고 있다. 본 논문에서는 부족구동시스템을 효과적으로 제어하기 위한 적분슬라이딩 함수를 이용한 슬라이딩 모드 제어기를 제안하고, Lyapunov 안정도 이론을 이용하여 점근적 안정성을 입증하였다. 제안된 제어기의 효용성을 검증하기 위해 대표적인 부족구동시스템인 아크로봇 (Acrobot)을 대상으로 시뮬레이션을 수행하였다. 아크로봇의 동적 모델은 Mathworks사의 Simscape을 이용하여 구현하였으며, 제어기 구성은 Simulink를 이용하여 구성하였다. 시뮬레이션 결과는 제안된 제어기의 유용성과 효과성을 입증하였다. The problem of finding control laws for underactuated systems has attracted growing attention since these systems are characterized by the fact that they have fewer actuators than the degrees of freedom to be controlled. A sliding mode control based on the theory of variable structure systems is a robust methodology to control nonlinear systems. In this paper, a sliding mode control with integral sliding function is proposed and asymptotical stability is proved in the Lyapunov’s sense for underactuated systems. In order to verify the effectiveness of the proposed control, computer simulations for an acrobot, which is a representative underactuated system, are performed. Using Mathworks’ Simulink/Simscape, the acrobot dynamics is implemented and the proposed control is composed. Simulations demonstrate the effectiveness and usefulness of the proposed control.

불확실성의 Fredholm 적분 수식화를 통한 적응가변구조제어기 설계

유동상(Dong Sang Yoo) 제어로봇시스템학회 2003 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.9 No.9

로봇 매니퓰레이터를 위한 적분 슬라이딩 모드 제어

유동상(Dong Sang Yoo) 제어로봇시스템학회 2008 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.14 No.12

We propose an integral sliding mode control for robot manipulators guaranteeing that sliding motion exists starting from an initial time. Also, we prove the asymptotic stability for robot manipulators using three important properties in the robot dynamics: skew-symmetry, positive-definiteness, and boundedness of robot parameter matrices. From illustrative examples, we show that the proposed method effectively controls for robot manipulators.

지방 정치와 다세대 주택 관계에 관한 연구: 정치 시장론을 중심으로

유동상 ( Dong Sang Yoo ),박상철 ( Sang Chul Park ) 한국지방행정연구원 2010 地方行政硏究 Vol.24 No.4

This research investigates two important questions about local political structures that affect the promotion of affordable housing and about factors in community demographic status that determine the promotion of affordable housing. Regarding political market theory, local political institutions, community demand and the interaction between local politics and community demand are tested to find a mechanism and evidence for constructing affordable housing in a local community. Based on four published sources, 1) the FHDC, 2) the 2000 U.S. Census, 3) the 2003 survey of growth management and 4) the 2006 survey of land use regulation conducted by the DeVoe Moore Center at Florida State University, this paper studies the mayor-council form of government and the percentage of low-income positively affect on the construction of affordable housing and percentage of home ownership negatively affect on construction of affordable housing. Through the interaction between local politics and community demand, the political market theory applies to local affordable housing construction, and the mediating role of political institutions is a core mechanism for explaining the construction of affordable housing. Finally, various governmental structures incorporating with a variety of political cognition and behavior contains the solution to the question of how much elected politicians reflect community voices and of how the construction of affordable housing is generated or operates in a local government.

An output feedback control based on the adaptatation law for the estimation of the bound of the uncertainty

유동상(Dong Sang Yoo),최한호(Han-Ho Choi),정명진(Myung Jin Chung) 대한전기학회 1991 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.1991 No.7

이륜 도립진자 이동로봇을 위한 강인제어기 설계

유동상(Dong Sang Yoo) 한국지능시스템학회 2016 한국지능시스템학회논문지 Vol.26 No.1

세계적으로 수많은 로봇연구실에서 이륜 도립진자 이동로봇에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 이런 이륜도립진자 이동로봇이 평탄한 경사면에서 안정적으로 주행할 수 있도록 하는 강인 제어기를 개발하는 것으로 고려한다. 경사면에서 이륜 도립진자 이동로봇의 균형을 위해 3 자유도의 운동방정식에서 선회운동을 제한한 2 자유도 동력학식을 사용하며, 가변구조시스템 이론을 근간으로 하는 슬라이딩 모드 제어기를 제안하고 LQR 이론을 이용하여 슬라이딩 운동이 일어나는 슬라이딩 평면을 설계한다. 시뮬레이션을 위해 Mathworks사의 Simulink를 활용하여 이륜 도립진자 이동로봇의 2 자유도 모델을 실현하고, 슬라이딩 모드 제어기 또한 Simulink를 이용하여 구현한다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안된 제어기가 경사면을 주행하는 이륜 도립진자 이동로봇을 효과적인 제어한다는 것을 보인다. The research on two-wheeled inverted pendulum (TWIP) mobile robots has been ongoing in a number of robotic laboratories around the world. In this paper, we consider a robust controller design for the TWIP mobile robot driving on uniform slopes. We use a 2 degree-of-freedom (DOF) model which is obtained by restricting the spinning motion in a 3 DOF motion dynamic equation. In order to design the robust controller guaranteeing stability of the TWIP mobile robot driving on inclined surface, we propose a sliding mode control based on the theory of variable structure systems and design a sliding surface using the theory of the linear quadratic regulation (LQR). For simulation, the dynamic model of the TWIP mobile robot is constructed using Mathworks" Simulink and the sliding mode control is also implemented using Simulink. From simulation results, we show that the proposed controller effectively controls the TWIP mobile robot driving on slopes.

로봇 매니퓰레이터를 위한 슬라이딩 모드와 적분 슬라이딩 모드 제어의 비교

劉同相(Dong Sang Yoo) 대한전기학회 2009 전기학회논문지 Vol.58 No.1

We compare an integral sliding mode control with a typical sliding mode control for robot manipulators through two primitive tasks: set-point regulation and trajectory tracking control. To prove the asymptotic stability of two methods for robot manipulators, we introduce three important properties in the robot dynamics: skew-symmetry, positive-definiteness, and boundedness of robot parameter matrices and we present one unified control structure using a parametric velocity vector. From illustrative examples, we show that two methods effectively control for robot manipulators.