Sterowanie robotem w fazie lotu z zastosowaniem funkcji transwersalnych

• Autorzy: Pazderski D. , Kozłowski K. , Waśkowicz D. K.

Warianty tytułu

EN

Control of a hopping robot in the flight phase

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wieloczłonowy układ mechaniczny, na który nie działają zewnętrzne momenty sił spełnia zasadę zachowania momentu pędu. W efekcie, na jego ruch nałożone są więzy nieholonomiczne, a kinematyka układu w ogólnym wypadku zawiera składnik dryfu. W niniejszej pracy omówione zostało zastosowanie metody funkcji transwersalnych do stabilizacji orientacji dwuczłonowego robota z założonym dopuszczalnym tunelem błędu, którego jeden z członów jest sterowany, co umożliwia zmianę momentu bezwładności. Przedstawiono analizę właściwości kinematyki rozważanego układu i sposób jego opisu na grupie Liego poprzez zastosowanie rozszerzenia dynamicznego. Rozpatrzono dwie propozycje sterowników, których właściwości zilustrowano na podstawie wyników badań symulacyjnych.

EN

Angular momentum is conserved in a multibody mechanical system when there is no external torque. As a result nonholonomic contraints are imposed on such a system. In the general case its kinematics contains a drift term. In this paper, we consider a new application of a controller based on transverse functions in order to stabilize the orientation of a two-link robot with adjustable inertia of one link, such that the configuration errors are bounded to the assumed neighborhood of zero. The analysis of the considered system kinematics is presented and its description on a Lie group using a dynamic extension is discussed. Two versions of the controller are proposed and their properties are illustrated based on simulation results.

Słowa kluczowe

PL

robot; sterowanie robotem; faza lotu; funkcje transwersalne; robotyka

EN

robot; robot control; flight phase; transversal functions; robotics

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 194, t. 2
• Strony: 631--640
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Pazderski D.

• Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów, Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3a, 61-138 Poznań

autor

Kozłowski K.

• Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów, Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3a, 61-138 Poznań

autor

Waśkowicz D. K.

• Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów, Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3a, 61-138 Poznań

Bibliografia

• [1] I. Dulęba. Algorithms of motion planning for nonholonomic robots. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 1998.
• [2] J. W. Grizzle, C.H. Moog, C. Chevallereau. Nonlinear control of mechanical systems with an unactuated cyclic variable. Automatic Control, IEEE Transactions on, 50(5):559-576, May 2005.
• [3] W. Magiera. Niesymetryczny trójkątny smok: zastosowanie metody funkcji transwersalnych do śledzenia trajektorii. C. Zieliński K. Tchoń, redaktor, Postępy robotyki, strony 451-460. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2012.
• [4] P. Morin, C. Samson. A characterization of the Lie Algebra Rank Condition by transverse periodic functions. SIAM J. Control Optim., 40:1227-1249, April 2001.
• [5] P. Morin, C. Samson. Practical stabilization of driftless homogeneous systems based on the use of transverse periodic functions. Proc. of the 40th IEEE Conference on Decision and Control, 2001, wolumen 2, strony 1761-1766, vol. 2, 2001.
• [6] P. Morin, C. Samson. Practical stabilization of driftless systems on Lie groups: the transverse function approach. IEEE Transactions on Automatic Control, 48(9): 1496-1508, September 2003.
• [7] P. Morin, C. Samson. Transverse function control of a class of non-invariant driftless systems, application to vehicles with trailers. Proceedings of 47th IEEE Conference on Decision and Control, strony 4312-4319, 2008.
• [8] P. Morin, C. Samson. Control of nonholonomic mobile robots based on the transverse function approach. IEEE Transactions on Robotics, 25(5): 1058-1073, oct. 2009.
• [9] D. Pazderski, K. Kozłowski, D.K. Waśkowicz. Control of a unicycle-like robot with trailers using transverse function approach. Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences, 60(3):537-546, 2012.
• [10] D. Pazderski, D.K. Waśkowicz, K. Kozłowski. Motion control of vehicles with trailers using transverse function approach. Journal of Intelligent & Robotic Systems, strony 1-23, 2013.
• [11] M.H. Raibert, H.B. Brown, M. Chepponis. Experiments in balance with a 3D one-legged hopping machine. The International Journal of Robotics Research, 3(2):75-92, 1984.
• [12] X. Xin, T. Mita, M. Kaneda. The posture control of a two-link free flying acrobot with initial angular momentum. IEEE Trans. Automat. Contr, 49(7): 1201-1206, 2004.