In dieser Arbeit wird die nichtlineare Zustandsschätzung bei mechatronischen Systemen am Beispiel von Parallelrobotern beschrieben. Das Hauptziel ist, die Reibkräfte und -momente in den Gelenken des Roboters zu detektieren und diese für regelungstechnische Zwecke zur Verfügung zu stellen. Das entwickelte Verfahren zur Beobachtung erlaubt die Bestimmung veränderlicher Reibmomente in den Gelenken unter Einbeziehung des vollständigen Robotermodells. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Nutzbarkeit der Informationen zur Steuerung adaptronischer Gelenke, so dass sich das hier entwickelte Verfahren von adaptiven Ansätzen abhebt. Die Herleitung der Methoden nutzt die besondere Struktur der Modelle mechatronischer Systeme aus. Ein Schwerpunkt liegt auf der genauen Untersuchung der Beobachtbarkeit der gesuchten Reibmomente des Systems und die sich daraus ergebenden Bedingungen beim Entwurf. Das vorgestellte Verfahren basiert auf der Transformation des Systems und nutzt die Methoden der Differentialgeometrie zur Analyse nichtlinearer Systeme aus. Der hier entwickelte Ansatz unterscheidet sich von denen der klassischen Form zur Beobachterentwicklung und bietet systemunabhängig eine globale Konvergenz in den geschätzten Größen. Die erzielte Fehlerdynamik ist dabei linear. Die Schließung des Regelkreises über die geschätzten Zustände wird untersucht, um die zur Stabilität notwendigen Bedingungen an die Entwurfsparameter zu definieren. Die theoretischen Ergebnisse sind in Simulation und am Versuchsträger verifiziert. Dazu wurde die Schätzung der Parameter an einem Parallelroboter mit zwei Freiheitsgraden durchgeführt. Das Verfahren wurde nachträglich in die bestehende Steuerungsstruktur integriert und zur Schätzung der Parameter verwendet. Dazu wurden die bereits vorhandenen Messwerte benutzt, zusätzliche Sensoren wurden nicht in das System eingebracht.
Nichtlineare Beobachtung bei Parallelrobotern zur Integration adaptronischer Gelenke
Non-linear state estimation for integrating adaptronic joints in parallel robots
2011
Sonstige
Elektronische Ressource
Deutsch
DDC: | 629.8 |
Nichtlineare Beobachtung bei Parallelrobotern zur Integration adaptronischer Gelenke
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