A variable structure control algorithm for robotic systems and a learning scheme for load adaptation Yağmur Denizhan; Supervisor: Yorgo Istefanopulos

Yazar: Katkıda bulunan(lar):Dil: İngilizce Yayın ayrıntıları:İstanbul Boğaziçi University 1988Tanım: 106 p. fig. 30.5 cmİçerik türü:
  • text
Ortam türü:
  • unmediated
Taşıyıcı türü:
  • volume
Konu(lar):
Eksik içerik
1 INTRODUCTION
5 DECOUPLING OF NONLINEAR SYSTEM
5 GENERAL THEORY OF NONLINEAR DECOUPLING
9 APPLICATION OF THE GENERAL NONLINEAR DECOUPLING THEORY TO THE ROBOT SYSTEMS
17 APPLICATION OF THE NONLINEAR DECOUPLING AND CONTROL TO A 2-DIMENSIONAL ROBOT
18 DISCUSSION OF THE PRESENTED DECOUPLING AND CONTROL SCHEME AND IMPLEMENTATION PROBLEM
22 IMPROVEMENT OF THE SYSTEM RESPONSE
22 THE PHASE PLANE ANALYSIS OF THE PD-CONTROLLER AND THE EFFECTS OF HIGHER a1 VALUES
23 THE PHASE PLANE ANALYSIS OF THE PD- COEFFICIENTS
27 THE EFFECTS OF USING HIGH a1 - COEFFICIENTS
29 THE NECESSARY CONCEPTS FOR A PRECAUTION AGAINST OVERSHOOT
30 MAXIMUM, ALWAYS AVAILABLE ACCELERATIONS AND RESTRICTION OF THE REFERENCE TRAJECTORY ACCELERATION
32 THE CONCEPT OF "FORBIDDEN ZONE "
37 A NONLINEAR CONTROL SCHEME SWITCHING BETWEEN THE PD-CONTROLLER AND THE CEA-CONTROLLER
37 THE MAIN PRINCIPLE OF THE SWITCHING CONTROL SCHEME
37 HIGH a1 COEFFICIENT AND THE DANGER OF OVERSHOOT
38 PHASE TRAJECTORIES AND THE FORBIDDEN ZONE
39 SWITCHING ALGORITHM FOR CONTINUOUS FEEDBACK
41 SWITCHING ALGORITHM FOR DISCRETE FEEDBACK
46 THE UPPER LIMIT OF a1
48 THE CONTROL ALGORITHM
52 CONTROLLER DESIGN
52 DESIGN PARAMETERS AND PROCEDURE
61 A DESIGN EXAMPLE FOR SOME PARAMETERS
67 PAY-LOAD ESTIMATION
67 DIFFERENT ROBOT CONFIGURATIONS AND THE CORRESPONDING VARIANT AND INVARIANT UNKNOWNS
67 NOTATION
69 BASIC STRUCTURES
72 THE MEASUREMENT OF THE UNKNOWNS
77 MODIFICATION IN THE DESIGN PROCEDURE TAKING INTO ACCOUNT THE UNKNOWN GENERALIZED INERTIAL
80 DISCUSSION
80 THE CHARACTERISTICS AND THE EFFECTS OF THE FRICTION
83 DETERMINATION OF THE REFERENCE TRAJECTORY FOR EACH JOINT
84 POSSIBLE SOURCES OF ERROR AND THE SENSITIVITY OF THE PROPOSED ALGORITHM
88 COMPARISON OF THE PROPOSED VARIABLE STRUCTURE CONTROL SCHEME TO THE PD- CONTROLLER
98 OVERSHOOT ACCORDING TO A WORLD ,FRAME REFERENCE TRAJECTORY AND A JOINT
99 CONCLUSION
101 APPENDIX
105 BIBLOGRAPHY
Özet: ' The mathematical system model of a robot with two or more degrees of freedom is usually a highly coupled set of nonlinear differential equations of second order. The decoupling problem can be solved applying General Decoupling Theory and the Control Problem can be considered separately. Linear control schemes have to be designed with respect to worst-case conditions in order not to risk an overshoot-behavior, whereas completely nonlinear control schemes are difficult or impossible to analyze with respect to design criteria like stability, response time etc.. This thesis suggests a control scheme that switches between a linear control scheme and a constant acceleration scheme. The above mentioned decoupling theory can only be implemented if the system structure and parameters are completely known. Some parameters of the load or tool manipulated by the robot may not be known. This thesis presents also a method for their estimation. Also, a design procedure based on the proposed control and estimation schemes is presented. Özet İki ya da daha fazla özerklik derecesine sahip bir robotun matematiksel sistem modeli, genelde ileri derecede bağlaşık, 2. kerteden, doğrusal olmayan türevsel denklemler kümesinden oluşur. Ayrıştırma sorunu, Genel Ayrıştırma Kuramının uygulanmasıyla cözümlenebilir ve denetim sorunu tek başına ele alınabilir. Doğrusal denetim eylemleri, \"aşma davranışını önlemek amacıyla en-kötü-durum koşullarını göz önüne alarak tasarımlanır, öte yandan, doğrusal olmayan denetim eylemlerinin, kararlılık, yanıt süresi gibi tasarım ölçütleri açısından analitik olarak değerlendirilmeleri, zor ya da olanaksızdır. Bu tez çalışması, bir doğrusal denetim eylemiyle, değişmez ivme sağlayan bir eylem arasında açıklanan bir denetim biçimi önermektedir. Yukarıda sözü geçen ayrıştırma kuramı, ancak sistem yapısının ve parametrelerinin tümüyle bilinmesi durumunda uygulanabilir. Robotun kullandığı gereç ya da taşıdığı yüklerin bazı parametreleri bilinemeyebilir. Bu tez çalışmasında, bu parametrelerin kestirimi konusunda bir yöntem önerilmektedir. Ayrıca, önerilen denetim ve kestirim yöntemlerine dayalı bir tasarım yordamı da sunulmuştur.'
Materyal türü: Thesis
Mevcut
Materyal türü Geçerli Kütüphane Koleksiyon Yer Numarası Durum Notlar İade tarihi Barkod Materyal Ayırtmaları
Thesis Thesis CIU LIBRARY Tez Koleksiyonu Tez Koleksiyonu D 1 D46 1988 (Rafa gözat(Aşağıda açılır)) Kullanılabilir Lisansüstü Eğitim Öğretim ve Araştırma Enstitüsü / Institute of Graduate Studies and Research T280
Toplam ayırtılanlar: 0

Includes Appendix

' The mathematical system model of a robot with two or more degrees of freedom is usually a highly coupled set of nonlinear differential equations of second order. The decoupling problem can be solved applying General Decoupling Theory and the Control Problem can be considered separately. Linear control schemes have to be designed with respect to worst-case conditions in order not to risk an overshoot-behavior, whereas completely nonlinear control schemes are difficult or impossible to analyze with respect to design criteria like stability, response time etc.. This thesis suggests a control scheme that switches between a linear control scheme and a constant acceleration scheme. The above mentioned decoupling theory can only be implemented if the system structure and parameters are completely known. Some parameters of the load or tool manipulated by the robot may not be known. This thesis presents also a method for their estimation. Also, a design procedure based on the proposed control and estimation schemes is presented. Özet İki ya da daha fazla özerklik derecesine sahip bir robotun matematiksel sistem modeli, genelde ileri derecede bağlaşık, 2. kerteden, doğrusal olmayan türevsel denklemler kümesinden oluşur. Ayrıştırma sorunu, Genel Ayrıştırma Kuramının uygulanmasıyla cözümlenebilir ve denetim sorunu tek başına ele alınabilir. Doğrusal denetim eylemleri, \"aşma davranışını önlemek amacıyla en-kötü-durum koşullarını göz önüne alarak tasarımlanır, öte yandan, doğrusal olmayan denetim eylemlerinin, kararlılık, yanıt süresi gibi tasarım ölçütleri açısından analitik olarak değerlendirilmeleri, zor ya da olanaksızdır. Bu tez çalışması, bir doğrusal denetim eylemiyle, değişmez ivme sağlayan bir eylem arasında açıklanan bir denetim biçimi önermektedir. Yukarıda sözü geçen ayrıştırma kuramı, ancak sistem yapısının ve parametrelerinin tümüyle bilinmesi durumunda uygulanabilir. Robotun kullandığı gereç ya da taşıdığı yüklerin bazı parametreleri bilinemeyebilir. Bu tez çalışmasında, bu parametrelerin kestirimi konusunda bir yöntem önerilmektedir. Ayrıca, önerilen denetim ve kestirim yöntemlerine dayalı bir tasarım yordamı da sunulmuştur.'

1 INTRODUCTION

5 DECOUPLING OF NONLINEAR SYSTEM

5 GENERAL THEORY OF NONLINEAR DECOUPLING

9 APPLICATION OF THE GENERAL NONLINEAR DECOUPLING THEORY TO THE ROBOT SYSTEMS

17 APPLICATION OF THE NONLINEAR DECOUPLING AND CONTROL TO A 2-DIMENSIONAL ROBOT

18 DISCUSSION OF THE PRESENTED DECOUPLING AND CONTROL SCHEME AND IMPLEMENTATION PROBLEM

22 IMPROVEMENT OF THE SYSTEM RESPONSE

22 THE PHASE PLANE ANALYSIS OF THE PD-CONTROLLER AND THE EFFECTS OF HIGHER a1 VALUES

23 THE PHASE PLANE ANALYSIS OF THE PD- COEFFICIENTS

27 THE EFFECTS OF USING HIGH a1 - COEFFICIENTS

29 THE NECESSARY CONCEPTS FOR A PRECAUTION AGAINST OVERSHOOT

30 MAXIMUM, ALWAYS AVAILABLE ACCELERATIONS AND RESTRICTION OF THE REFERENCE TRAJECTORY ACCELERATION

32 THE CONCEPT OF "FORBIDDEN ZONE "

37 A NONLINEAR CONTROL SCHEME SWITCHING BETWEEN THE PD-CONTROLLER AND THE CEA-CONTROLLER

37 THE MAIN PRINCIPLE OF THE SWITCHING CONTROL SCHEME

37 HIGH a1 COEFFICIENT AND THE DANGER OF OVERSHOOT

38 PHASE TRAJECTORIES AND THE FORBIDDEN ZONE

39 SWITCHING ALGORITHM FOR CONTINUOUS FEEDBACK

41 SWITCHING ALGORITHM FOR DISCRETE FEEDBACK

46 THE UPPER LIMIT OF a1

48 THE CONTROL ALGORITHM

52 CONTROLLER DESIGN

52 DESIGN PARAMETERS AND PROCEDURE

61 A DESIGN EXAMPLE FOR SOME PARAMETERS

67 PAY-LOAD ESTIMATION

67 DIFFERENT ROBOT CONFIGURATIONS AND THE CORRESPONDING VARIANT AND INVARIANT UNKNOWNS

67 NOTATION

69 BASIC STRUCTURES

72 THE MEASUREMENT OF THE UNKNOWNS

77 MODIFICATION IN THE DESIGN PROCEDURE TAKING INTO ACCOUNT THE UNKNOWN GENERALIZED INERTIAL

80 DISCUSSION

80 THE CHARACTERISTICS AND THE EFFECTS OF THE FRICTION

83 DETERMINATION OF THE REFERENCE TRAJECTORY FOR EACH JOINT

84 POSSIBLE SOURCES OF ERROR AND THE SENSITIVITY OF THE PROPOSED ALGORITHM

88 COMPARISON OF THE PROPOSED VARIABLE STRUCTURE CONTROL SCHEME TO THE PD- CONTROLLER

98 OVERSHOOT ACCORDING TO A WORLD ,FRAME REFERENCE TRAJECTORY AND A JOINT

99 CONCLUSION

101 APPENDIX

105 BIBLOGRAPHY

Araştırmaya Başlarken  
   Sıkça Sorulan Sorular