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Hierarchically Decoupled Disturbance Observer for Robust Multitask Priority Control

Yun, Wonbum und Lee, Jinoh und Ott, Christian und Oh, Sehoon (2025) Hierarchically Decoupled Disturbance Observer for Robust Multitask Priority Control. IEEE-ASME Transactions on Mechatronics, 30 (6), Seiten 7053-7065. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TMECH.2024.3519594. ISSN 1083-4435.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
11MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10824920

Kurzfassung

Prioritizing multiple tasks has been achieved with null space projection. However, null space projection becomes inaccurate when there are uncertainties in the model, and few studies have addressed this issue. Disturbance observers (DOBs) have been effectively utilized to address disturbances and uncertainties in robot control. However, conventional DOB designs fail to resolve the coupling issue when uncertainties are associated with null space projection. To address this challenge, in this article, we propose a novel hierarchically decoupled disturbance observer (HDDOB) design within a hierarchically decoupled task space (HT space). First, we introduce the concept of hierarchical disturbance to quantify the coupling effect caused by the inaccuracy in the null space projection to highlight the limitations of conventional DOB-based approaches. Second, we propose a novel control framework that utilizes the HT space as the control space. In this framework, the dynamics is reformulated, taking into consideration the task priorities, including the null space projection. Third, we propose the HDDOB to effectively ensure robustness to disturbances and uncertainties without generating hierarchical disturbances between tasks. The effectiveness of the proposed HDDOB is demonstrated through comprehensive validations such as stability analysis and experiments. The results show that the HDDOB effectively maintains robust control performance by preventing hierarchical disturbances.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221680/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Hierarchically Decoupled Disturbance Observer for Robust Multitask Priority Control
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Yun, WonbumDGISTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lee, JinohJinoh.Lee (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4901-7095201731281
Ott, ChristianChristian.Ott (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0987-7493NICHT SPEZIFIZIERT
Oh, SehoonSehoon.Oh (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:6 Januar 2025
Erschienen in:IEEE-ASME Transactions on Mechatronics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:30
DOI:10.1109/TMECH.2024.3519594
Seitenbereich:Seiten 7053-7065
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1083-4435
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Aerospace electronics, Robots, Null space,Jacobian matrices,Uncertainty,Dynamics,Torque,Mechatronics,Couplings,Robot kinematics
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Robotik
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RO - Robotik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Laufroboter/Lokomotion [RO]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Robotik und Mechatronik (ab 2013) > Analyse und Regelung komplexer Robotersysteme
Hinterlegt von: Lee, Dr. Jinoh
Hinterlegt am:07 Jan 2026 23:50
Letzte Änderung:07 Jan 2026 23:50

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