Dynamic Modeling of a Single-Link Flexible Manipulator Robot With Translational and Rotational Motions

Dermawan, Dermawan; Hashemi, Arash; Syam, Rafiuddin; Djafar, Zuryati; Muhammad, Abdul Kadir

doi:10.31436/iiumej.v21i1.1254

Cited by 3 publications

(2 citation statements)

References 21 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…การวิ จั ยทางวิ ศวกรรมในปั จจุ บั น วั สดุ ยื ดหยุ ่ นถื อได้ ว่ า แพร่ หลายในหลากหลายด้ านของการวิ จั ย ซึ ่ งแขนกลที ่ ประดิ ษฐ์ หรื อสร้ างจากวั สดุ ดั งกล่ าวก็ เป็ นหนึ ่ งในอุ ปกรณ์ ที ่ มี การวิ จั ยและใช้ งานทางด้ านอุ ตสาหกรรมอย่ างแพร่ หลาย [1] วั สดุ เพี ยโซอิ เล็ กทริ ค (PZT) เป็ นวั สดุ เซรามิ กชนิ ดหนึ ่ ง ที ่ มี สมบั ติ คู ่ ควบกั นระหว่ างสมบั ติ ทางกลและสมบั ติ ทาง ไฟฟ้ า กล่ าวคื อ เมื ่ อวั สดุ เพี ยโซอิ เล็ กทริ คได้ รั บความเค้ นจะ สามารถให้ แรงดั นไฟฟ้ าออกมาได้ โดยจะเรี ยก ปรากฎการณ์ นี ้ ว่ า ปรากฎการณ์ เพี ยโซอิ เล็ กทริ ค และหาก ทํ าการให้ ค่ าแรงดั นไฟฟ้ า วั สดุ ชนิ ดนี ้ จะเกิ ดการเปลี ่ ยน รู ปร่ าง ปรากฎการณ์ นี ้ เรี ยกว่ า ปรากฎการณ์ เพี ยโซอิ เล็ กท ริ คย้ อนกลั บ [2] หากกล่ าวถึ งแขนกลที ่ ประดิ ษฐ์ จากวั สดุ ยื ดหยุ ่ นโดยแยก พิ จารณาถึ งจํ านวนของแขนกลนั ้ น ใน [3][4][5] นั ้ นอธิ บายใน ส่ วนของการออกแบบ, การวิ เคราะห์ พฤติ กรรม แบบจํ าลอง ซึ ่ งรวมไปถึ งการควบคุ มของแขนกล 1 แขน โดย [6][7][8][9][10] นั ้ น เป็ นแขนกลประดิ ษฐ์ จากวั สดุ เพี ยโซอิ เล็ กทริ ค ในกรณี ของแขนกลประเภทที ่ มี จํ านวนแขนมากกว่ า 1 แขนขึ ้ นไปนั ้ นมี งานวิ จั ยทั ้ งในแบบที ่ เป็ นการเชื ่ อมต่ อแบบ ขนาน [11] และอนุ กรม [12] สํ าหรั บการประยุ กต์ ใช้ แขนกลในชี วิ ตประจํ าวั นนั ้ น ใน [13] (11)…”

Section: บทนํ าunclassified

Design and Control of Two-Serial-Link Piezoelectric Manipulator

Maieam,

Apiwattanalunggarn

2024

Eng. & Technol. Horiz.

View full text Add to dashboard Cite

This paper describes a methodology for modeling, system identification, and designing a controller of a two degrees-of-freedom manipulator made from piezoelectric material. A piezoelectric bimorph is composed of two piezoelectric ceramic plates bonded to a brass plate which is sandwiched between the piezoelectric plates. One piezoelectric bimorph is attached perpendicularly to the other bimorph to form the manipulator. The manipulator is modeled using the finite element method. A reduced order model of the manipulator is obtained through modal analysis. The reduced order model is used to design closed-loop feedback controllers based on the exact feedback linearization (1) to regulate a tip of the manipulator to a set point or (2) to make the tip to track a desired signal. The closed-loop control manipulator can accomplish the tasks with satisfied results.

show abstract

Section: บทนํ าunclassified

Design and Control of Two-Serial-Link Piezoelectric Manipulator

Maieam,

Apiwattanalunggarn

2024

Eng. & Technol. Horiz.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The humanmachine interface utilized in this research is Matlab with a Simulink environment. In the control system field, modeling the experimental plant is the first predefined step before any other analysis or design is executed as agreed upon and performed by [26][27]. Modeling of the plant is performed using the system identification toolbox in Matlab.…”

Section: Experimental Plant Configuration and Plant Modelingmentioning

confidence: 99%

Triple Nonlinear Hyperbolic Pid With Static Friction Compensation for Precise Positioning of a Servo Pneumatic Actuator

Kamaludin¹,

Abdullah²,

Salim³

et al. 2023

IIUMEJ

View full text Add to dashboard Cite

Accurate and precise positioning control is critical in designing a positioning servo pneumatic system. The internal friction force of the pneumatic is one of the disturbances that make it challenging to achieve accurate and precise positioning. Dynamic friction identification and modelling are usually very complex and computationally exhaustive. In addition, pneumatic actuators are nonlinear systems, and applying linear control to the system is a mismatch. This study proposes an enhanced triple nonlinear hyperbolic PID controller with static friction (T-NPID+FSS) feedback module. T-NPID is integrated with nonlinear hyperbolic functions at each PID gain, hence the name. The reference in designing the T-NPID is the Popov stability criterion. Meanwhile, static friction (comparatively more straightforward than dynamic friction) is identified by measuring the actuator's internal friction at various velocities and applying it to the static friction model. T-NPID+FSS is compared to a classical PID, a PID with static friction (PID+FSS), and T-NPID without the friction module. With the comparisons, the performance gains of each module are clear. While most previous research focuses on the sinusoidal wave tracking performance (measuring the maximum tracking error, MTE, and root mean square error, RMSE), the analysis in this research focuses on obtaining precise positioning; steady-state analysis is the primary measurement. However, transient response and integral of absolute error (IAE) analysis are also observed to ensure no significant drawback in the controller's performance. T-NPID+FSS achieved the best precise positioning control, with 88.46% improvement over PID, 71.15% over PID+FSS, and 59.46% over T-NPID. The final controller is also on par with T-NPID for transient responses compared to the base PID. Although the FSS model caters to friction compensation, optimizing the FSS parameter by applying artificial intelligence, such as Neural Networks (NN) and Genetic Algorithm (GA), will increase the friction modeling‘s accuracy, and improve the compensation. ABSTRAK: Kawalan kedudukan yang tepat dan jitu adalah kitikal dalam mereka bentuk sistem pneumatik servo penentududukan. Daya geseran dalaman pneumatik adalah salah satu gangguan yang menyukarkan untuk mencapai kedudukan yang tepat dan jitu. Penentuan daya geseran dinamik dan pemodelannya selalunya kompleks dan pengiraan menyeluruh yang sukar. Selain itu, pneumatik ialah sistem tak linear, menggunakan kawalan linear pada sistem adalah tidak padan. Kajian ini mencadangkan PID hiperbolik tiga fungsi tak linear yang dipertingkatkan dengan modul suapan-balik geseran statik (T-NPID+FSS). T-NPID diintegrasikan dengan tiga fungsi hiperbolik tidak linear pada setiap pendarab PID, member pada nama. T-NPID direka bentuk dengan kriteria kestabilan Popov. Manakala geseran statik (secara perbandingan lebih mudah daripada geseran dinamik) dikenal pasti dengan mengukur geseran dalaman penggerak pada pelbagai halaju dan menerapkannya pada model geseran statik. T-NPID+FSS dibandingkan dengan PID klasik, PID dengan geseran statik (PID+ FSS) dan T-NPID tanpa modul geseran. Dengan perbandingan, prestasi peningkatan setiap modul adalah jelas. Walaupun kebanyakan penyelidikan terdahulu memfokuskan pada prestasi penjejakan gelombang sinusoidal (mengukur ralat penjejakan maksimum, MTE dan ralat purata kuasa dua akar, RMSE), analisis kajian ini memberi tumpuan kepada mendapatkan kedudukan yang tepat; oleh itu, analisis keadaan akhir ialah ukuran utama. Walau bagaimanapun, tindak balas sementara dan analisis kamiran ralat mutlak (IAE) juga diperhatikan untuk memastikan tiada kelemahan ketara dalam prestasi pengawal. T-NPID+FSS mencapai kawalan penentududukan tepat terbaik, dengan peningkatan 88.46% berbanding PID, 71.15% berbanding PID+FSS dan 59.26% berbanding T-NPID. Pengawal yang dicadangkan juga setanding dengan T-NPID untuk respons sementara berbanding PID asas. Walaupun model FSS telah ditunjukkan untuk memenuhi pampasan geseran, mengoptimumkan parameter FSS dengan menggunakan kecerdasan buatan (artificial intelligence, AI) seperti Neural Networks, NN dan Genetic Algorithms, GA akan meningkatkan ketepatan dan pampasan pemodelan geseran.

show abstract

A critical review of modelling methods for flexible and rigid link manipulators

Lee

Alandoli

2020

J Braz. Soc. Mech. Sci. Eng.

View full text Add to dashboard Cite

Mathematical modelling plays an important role for robotic manipulators in order to design their particular controllers. Also, it is hard challenge to obtain an accurate mathematical model or obtain a suitable modelling method in such vast field. Thus, this critical review is advantageous and indispensable for researchers who are interested in the area to gain fruitful knowledge on the mathematical modelling methods. This paper is classified based on the type of robotic manipulators such as flexible link manipulators (FLMs), rigid link manipulators (RLMs) and hybrid manipulators which involves rigid links and flexible links. The used modelling methods for FLMs are the assumed mode method, the finite element method, and the lumped parameter method as approximation techniques which are well explained and reviewed. The Lagrangian method has inclusive explanation and review which is widely participated for obtaining the dynamic equations of FLMs, and it is appropriate and commonly employed for modelling RLMs. The Newtonian method, the forward kinematic, and the inverse kinematic are also well discussed and reviewed which are suitable and commonly employed for modelling RLMs. The critical discussion of 170 articles reported in this paper guides researchers to select the suitable method for modelling. This paper reviews the published articles in the period of 2010-2020 except for few older articles for the need of providing essential theoretical knowledge. The advantages and disadvantages of each method are well summarized at the end of the paper. The intelligent identification methods are briefly discussed due to the lack of publications especially on the period of 2010-2020.

show abstract

Dynamic Modeling of a Single-Link Flexible Manipulator Robot With Translational and Rotational Motions

Cited by 3 publications

References 21 publications

Design and Control of Two-Serial-Link Piezoelectric Manipulator

Design and Control of Two-Serial-Link Piezoelectric Manipulator

Triple Nonlinear Hyperbolic Pid With Static Friction Compensation for Precise Positioning of a Servo Pneumatic Actuator

A critical review of modelling methods for flexible and rigid link manipulators

Contact Info

Product

Resources

About