Augmented disturbance and force observers for high frequency motion control applications
No Thumbnail Available
Date
2023
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
İstanbul Bilgi Üniversitesi
Access Rights
info:eu-repo/semantics/openAccess
Abstract
Bu tez, çeşitli uygulamalarda gürbüzlük için yaygın olarak kullanılan Bozan Etmen Gözlemleyici (DOB) ve Tepki Kuvveti Gözlemleyici (RFOB) yapılarının genişletilmiş bir versiyonunu sunar. Geleneksel yöntemler, doğrusallığı azaltan ve hatalara yol açabilecek bozulmaları veya reaksiyon kuvvetlerini tahmin etmek için genellikle alçak geçiren süzgeç kullanır. Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için, bozulma ve kuvvet tahmininde doğrusallığı ve doğruluğu iyileştirmek için türev ve ölçekleme işlemlerini içeren yeni bir algoritma önerilmiştir. Genişletilmiş RFOB, özellikle, gözlemci performansını önemli ölçüde etkileyebilecek olan, güç geri bildiriminde doğal gürültü sorununu ele almaya odaklanır. Bu sorunun üstesinden gelmek için, gürültünün olumsuz etkilerini azaltmak ve böylece RFOB performansını artırmak için bir çözüm sunan artırılmış bir kuvvet kontrolcüsü tanıtıldı. Bu tezin katkıları, pratik mühendislik sistemlerinde daha etkili ve verimli bozan etmen ve kuvvet gözlemcilerinin geliştirilmesi için önemlidir. Bozan etmen ve kuvvet tahminlerinin doğruluğunu ve doğrusallığını iyileştirerek, önerilen genişletilmiş DOB ve RFOB yapıları, çeşitli gerçek dünya uygulamalarında daha güvenilir ve gürbüz kontrol sağlayabilir. Genel olarak, bu çalışma yalnızca mevcut bozan etmen ve kuvvet gözlemcilerinin yeteneklerini genişletmekle kalmaz, aynı zamanda gözlemci tabanlı kontrol metodolojilerinde gelecekteki ilerlemeler için temel oluşturur. Bu tezde sunulan önerilen algoritmalar ve gelişmiş kontrolcü, bozulma ve kuvvet tahmin tekniklerinin ve bunların pratik mühendislik sistemlerindeki uygulamalarının daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunur. Sonuç olarak, bu araştırma, daha gürbüz ve doğru kontrol stratejileri sağlayarak endüstriyel otomasyondan robotiklere ve ötesine kadar çok çeşitli alanları etkileme potansiyeline sahiptir.
This thesis presents an extended version of the Disturbance Observer (DOB) and Reaction Force Observer (RFOB) structures, which are widely used for robustness in various applications. Traditional methods often employ low-pass filters to estimate disturbances or reaction forces, which may introduce nonlinearity and errors. To overcome these limitations, a novel algorithm is proposed, incorporating derivative and scaling operations to improve linearity and accuracy in disturbance and force estimation. The extended RFOB, in particular, focuses on addressing the challenge of inherent noise in force feedback, which can significantly impact observer performance. To tackle this issue, an augmented force controller is introduced, offering a solution to mitigate the adverse effects of noise and thereby enhancing the RFOB performance. The contributions of this thesis are significant for the development of more effective and efficient disturbance and force observers in practical engineering systems. By improving the accuracy and linearity of disturbance and force estimations, the proposed extended DOB and RFOB structures can provide more reliable and robust control in various real-world applications. Overall, this work not only extends the capabilities of existing disturbance and force observers but also lays the foundation for future advancements in observer-based control methodologies. The proposed algorithms and controller augmentation presented in this thesis contribute to a better understanding of disturbance and force estimation techniques and their application in practical engineering systems. As a result, this research has the potential to impact a wide range of fields, from industrial automation to robotics and beyond, by enabling more robust and accurate control strategies.
This thesis presents an extended version of the Disturbance Observer (DOB) and Reaction Force Observer (RFOB) structures, which are widely used for robustness in various applications. Traditional methods often employ low-pass filters to estimate disturbances or reaction forces, which may introduce nonlinearity and errors. To overcome these limitations, a novel algorithm is proposed, incorporating derivative and scaling operations to improve linearity and accuracy in disturbance and force estimation. The extended RFOB, in particular, focuses on addressing the challenge of inherent noise in force feedback, which can significantly impact observer performance. To tackle this issue, an augmented force controller is introduced, offering a solution to mitigate the adverse effects of noise and thereby enhancing the RFOB performance. The contributions of this thesis are significant for the development of more effective and efficient disturbance and force observers in practical engineering systems. By improving the accuracy and linearity of disturbance and force estimations, the proposed extended DOB and RFOB structures can provide more reliable and robust control in various real-world applications. Overall, this work not only extends the capabilities of existing disturbance and force observers but also lays the foundation for future advancements in observer-based control methodologies. The proposed algorithms and controller augmentation presented in this thesis contribute to a better understanding of disturbance and force estimation techniques and their application in practical engineering systems. As a result, this research has the potential to impact a wide range of fields, from industrial automation to robotics and beyond, by enabling more robust and accurate control strategies.
Description
Lisansüstü Programlar Enstitüsü, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Keywords
Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
