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Passivity Controller Based on Load-Side Damping Assignment for High Stiffness Controlled Series Elastic Actuators

Lee, Hyunwook und Ryu, Jee-Hwan und Lee, Jinoh und Oh, Sehoon (2020) Passivity Controller Based on Load-Side Damping Assignment for High Stiffness Controlled Series Elastic Actuators. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 68 (1), Seiten 871-881. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/tie.2020.3013751. ISSN 0278-0046.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1109/tie.2020.3013751

Kurzfassung

This article offers a new insight to the achievable stiffness limitation of the impedance control of series elastic actuators (SEAs) by suggesting a comparative analysis of energy ports and passivity control framework at the energy port to enhance the maximum achievable rendered stiffness of SEAs. To this end, it is explored that SEAs have two different port definitions to assess energy and passivity of the system—spring port and load port; and conservatisms for passivity evaluation of two ports are investigated and compared utilizing frequency characteristics. The results reveal that the load port passivity exhibits less conservatism, which allows to render larger achievable stiffness in impedance-controlled SEAs. Moreover, key parameters that determine the passivity characteristic of the SEA impedance control are discovered based on the load port passivity analysis. A novel passivity control framework that incorporates the time-domain passivity observer and the passivity controller is designed utilizing the load port energy monitoring, which offers a less conservative assessment of the systems passivity. Throughout this novel port passivity analysis and the passivity control, it can be achieved to render maximum rendered stiffness of the SEA impedance control much higher than the limitation that has been perceived as the maximum value.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137395/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Passivity Controller Based on Load-Side Damping Assignment for High Stiffness Controlled Series Elastic Actuators
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lee, HyunwookNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ryu, Jee-HwanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lee, JinohJinoh.Lee (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4901-7095153236908
Oh, SehoonNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2020
Erschienen in:IEEE Transactions on Industrial Electronics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:68
DOI:10.1109/tie.2020.3013751
Seitenbereich:Seiten 871-881
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:0278-0046
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Force control, impedance, stability analysis
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Laufroboter/Lokomotion [SY]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Lee, Dr. Jinoh
Hinterlegt am:12 Nov 2020 11:33
Letzte Änderung:15 Feb 2024 13:55

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