Time-optimal control of hydraulic manipulators with path constraints

• Autorzy: Hołobut P.

Warianty tytułu

PL

Sterowanie minimalno-czasowe manipulatorów hydraulicznych po zadanej ścieżce

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A method of optimization intended to speed up motions of non-redundant hydraulic manipulators along prescribed paths of their end-effectors is presented. A parametric path of the end-effector of a non-redundant manipulator determines the corresponding path in the manipulator joint-space. The optimization problem therefore reduces to finding the optimum distribution of the parameter of the path in time. The proposed optimization scheme is based on discretization of the distribution of the parameter into a fixed number of points, and finding their optimum locations by methods of constrained nonlinear programming. Incompressibility of the hydraulic fluid is assumed throughout for greater effectiveness of the procedure. Results of sample optimizations performed on a three-link hydraulic excavator are presented.

PL

Praca przedstawia metodę optymalizacji minimalno-czasowej ruchów manipulatorów hydraulicznych, po zadanej ścieżce członu roboczego. Zakładane jest, że ścieżka członu roboczego jednoznacznie określa odpowiadającą jej ścieżkę manipulatora w zmiennych uogólnionych. Optymalizacja sprowadza się wówczas do znalezienia optymalnego rozkładu parametru ścieżki w czasie. Proponowana metoda optymalizacji polega na przybliżeniu ciągłego rozkładu parametru zbiorem punktów, a następnie znalezieniu ich optymalnych położeń metodami programowania nieliniowego z ograniczeniami. Zakładana jest przy tym nieściśliwość cieczy hydraulicznej, w celu przyspieszenia obliczeń. Załączone są wyniki przykładowych optymalizacji, wykonanych na modelu trójczłonowej koparki hydraulicznej.

Słowa kluczowe

EN

hydraulic manipulators; time-optimal control; trajectory optimization

PL

manipulatory hydrauliczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 43 nr 3
• Strony: 523--538
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Hołobut P.

• Institute of Fundamental Technological Research PAS, Warsaw,

Bibliografia

• 1. Bobrow J.E., Dubowsky S., Gibson J.S., 1985, Time-optimal control of robotic manipulators, International Journal of Robotics Research, 4, 3, 3-17
• 2. GillL P.E., Murray W., Wright M.H., 1981, Practical Optimization, Academic Press, London
• 3. McCarthy J.M., Bobrow J.E., 1992, The number of saturated actuators and constraint forces during time-optimal movement of a general robotic system, IEEE Transactions on Robotics and Automation, 8, 3, 407-409
• 4. Shiller Z., Lu H.H., 1992, Computation of path constrained time optima motions with dynamic singularities, ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 114, 34-40
• 5. Shin K.G., McKay N.D., 1986, A dynamic programming approach to trajectory planning of robotic manipulators, IEEE Transactions on Automatic Control, 31, 6
• 6. Singh S., Leu M.C., 1987, Optimal trajectory generation for robotic manipulators using dynamic programming, ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, 109, 88-96
• 7. Spong M.W., Vidyasagar M., 1997, Dynamika i sterowanie robotów, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa
• 8. Tomczyk J., 1999, Modele dynamiczne elementów i układów napędów hydrostatycznych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa
• 9. Walters R.B., 2000, Hydraulic and Electro-Hydraulic Control Systems, 2nd edition, Kluwer Academic Publishers, Dodrecht