Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Sterowanie oparte na modelu dla nieholonomicznych manipulatorów mobilnych

Mazur A.

Prace Naukowe Instytutu Informatyki, Automatyki i Robotyki Politechniki Wrocławskiej. Monografie

|

2009

|

Vol. 31, Nr 107

3-166

PL

W monografii przedstawiono jednolite podejście pozwalające na znalezienie sterowania dla nieholonomicznych manipulatorów mobilnych w przypadku, gdy różne zadania podlegają dekompozycji na podzadania definiowane osobno dla każdego z systemów składowych, jakimi są kołowa platforma mobilna oraz ramię manipulacyjne zamontowane na tej platformie. Spośród czterech typów manipulatorów mobilnych rozważono tylko takie, w których kołowa platforma porusza się w sposób ściśle toczny, bez poślizgu i buksowania kół, a więc jest nieholonomiczna. Natomiast w przypadku manipulatora dopuszczono zarówno bezpośrednie napędy, jak i napędy nieholonomiczne. Równania ruchu układów nieholonomicznych zawierają równania ograniczeń, które muszą być spełnione w każdej chwili, oraz równania dynamiki, połączone w strukturę kaskadową. Z tego względu do projektowania sterowania dla różnych zadań zastosowano podejście, które wymaga jednoczesnego rozwiązywania równania ograniczeń i użycia otrzymanych rozwiązań do sterowania na poziomie dynamicznym. Jednym z częstych braków spotykanych w wielu pracach jest nieuwzględnianie błędów pochodzących z poziomu dynamiki i zakłócających działanie sterownika kinematycznego (układu rozwiązującego równania ograniczeń), który jest projektowany w przypadku idealnym, a więc bez wzięcia pod uwagę efektów dynamicznych, takich np. jak duża masa, czy bezwładność układu. W monografii przedstawiono takie rozwiązania dla wszystkich rozważanych zadań, w których wspomniane błędy zostały sprowadzone do zera. W przeciwnym razie nie można zagwarantować poprawnego działania układów sterowania podczas procesu regulacji. Proponowane w pracy algo rytmy sterowania działają poprawnie, co potwierdzają dowody zbieżności i badania symulacyjne. Przedstawione algorytmy sterowania obejmują większość zadań, jakie można sformułować dla każdego z podsystemów składowych nieholonomicznego manipulatora mobilnego: sterowanie do punktu, śledzenie trajektorii oraz śledzenie ścieżki. Metoda postępowania w każdym przypadku jest podobna: należy znaleźć algorytm kinematyczny zapewniający realizację zadania dla danego podukładu nieholonomicznego, a następnie wykorzystać otrzymane rozwiązanie do zaprojektowania sterowania na poziomie dynamicznym. Wybór jednego spośród zaprezentowanych algorytmów dynamicznych jest dowolny, jednak algorytm dysypatywny i uniwersalny mogą w prosty sposób zostać zmodyfikowane do postaci adaptacyjnej, stosowanej w przypadku parametrycznej niepewności co do modelu dynamiki. Sformułowanie problemu sterowania w tak ogólnej postaci pozwala również na realizację zadań mieszanych dla poszczególnych podsystemów, np. platforma może podążać do ustalonej konfiguracji, natomiast manipulator w tym samym czasie może śledzić zadaną trajektorię przegubową. Jedynym warunkiem wymaganym do poprawnej realizacji zadań jest użycie algorytmu kinematycznego posiadającego odpowiednie właściwości, na przykład funkcję Lapunowa gwarantującą globalną lub pólgłobalną asymptotyczną stabilność dla układu z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego. Prezentowane wyniki mogą być zastosowane w procesie sterowania nieholonomicz-nymi manipulatorami mobilnymi podczas realizacji wielu zadań, takich jak pobranie ładunku z ustalonego punktu przestrzeni roboczej, podążanie wzdłuż zadanej trajektorii w przestrzeni wewnętrznej lub zewnętrznej, rozładowywanie części ładunku podczas operacji transportowych itp.

EN

In the monograph a unified approach to the control synthesis for nonholonomic mobile manipulator has been presented. Different tasks designed for such an robotic object can be decomposed into subtasks defined separately for each subsystem of the complete mobile manipulator. In this work there are considered only two from four types of mobile manipulators, namely types for which mobile platform moves without any slippage of its wheels. However for rigid manipulating arm not only direct drive but nonholonomic drives designed by Nakamura, Chung and S0rdalen have been taken into considerations. In many works an influence of the dynamics on the solution to the purely mathematical, kinematic control has been neglected. It is not appropriate approach because large mass or inertia of the system can result in very big difference between real velocities of the object and reference velocities, which are the output signals from kinematic control level. In this book we have presented such method for solving the control problem that the mentioned errors coming from dynamical level while disturbing kinematic level converge to zero.Description of any nonholonomic system contains dynamics and constraint equations which can be treated as a cascade. For this reason a backstepping procedure to design a control law for whole nonholonomic mobile manipulator must be applied. Control algorithms presented in this book concern all tasks, which can be formulated for any subsystem of whole mobile manipulator: control to the constant configuration, trajectory tracking and following along a desired path. The method of control synthesis proposed in the monograph should be executed in two steps: design of kinematic controller (solution to strictly mathematical equations of nonholonomic constraints) and next design of dynamic controller (practical control algorithm acing on system with mass, inertia etc.).Presented method of control synthesis can find many applications, such as loading and unloading a payload during a transportation process, tracking of desired trajectory defined in joint space or in workspace etc.

2

Operating Results of Godfellow EFSOP at Riva, Verona, Italy

Pozzi M., Maiolo J., Scipolo V., Masoero D., Veneri N.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 2

443-450

EN

Tenova, formerly Techint Technologies, is a leading world-wide supplier of advanced technologies, products and services for the metal and mining industries. Tenova Goodfellow Inc. (TGI), formerly Techint Goodfellow Technologies Inc., has developed the Goodfellow Expert Furnace System Optimization Process (EFSOP ), which uses continuous extraction and analysis of EAF off-gases to dynamically optimize the chemical energy usage within the furnace. The benefits of the Goodfellow EFSOP system are increased process knowledge, lower conversion costs, and increased productivity. In November 2005, Tenova installed and commissioned two state-of-the-art Goodfellow EFSOP systems for RIVA ACCIAIO S.p.A. for their Verona meltshop. This dual system installation represented the first Goodfellow EFSOP installation in the Italian market. These new systems were installed on each of the two 80 ton Tenova EAFs at RIVA, Verona plant and incorporated continuous off-gas based closed-loop process control. Process analysis of the furnace operation commenced immediately after installation and commissioning of the EFSOP system. Ultimately process optimization included changes to the carbon/oxygen and methane practice, fume system adjustments, electrical practice adjustments and closed-loop control of oxygen, methane and injected carbon. This paper outlines the path to EAF optimization and the benefits achieved at RIVA, Verona by using the Goodfellow EFSOP system.

PL

Tenova, dawniej Technit Technologies, jest wiodącym światowym dostawcą wysoko rozwiniętych technologii, produktów i usług dla przemysłu metalowego i górniczego. W Tenova Goodfellow Inc. (TGI), przedtem Techint Goodfellow Technologies Inc. rozwinięto ekspertowy system optymalizacji procesu piecowego EFSOP, w którym wykorzystywana jest ciągła analiza gazów wylotowych z pieca łukowego do dynamicznej optymalizacji energii użytej w procesie. Zaletami systemu Goodfellow EFSOP jest rosnąca wiedza o procesie, niższe koszty przystosowania systemu oraz zwiększona wydajność. W listopadzie 2005, Tenova zainstalowała i nadzorowała dwa aktualnie rozwijane systemy EFSOP w stalowni RIVA ACCIAIO S.p.A. w Weronie. Jest to pierwsze wdrożenie na rynku włoskim. Systemy te zostały zainstalowane na dwóch 80 Mg piecach łukowych w zakładzie RIVA w Weronie i sterują procesem w obwodzie zamkniętym w oparciu o gazy wylotowe. Analiza procesu rozpoczęła się natychmiast po instalacji i nadzorze systemu. Ostatecznie optymalizacja procesu zawiera zmiany do stosownej praktyki wdmuchiwania węgla, tlenu i metanu, regulację systemu odciągowego dla gazów, elektrycznego oraz sterowanie w obwodzie zamkniętym tlenem, metanem i wdmuchiwaniem węgla . W artykule przedstawiono zarys optymalizacji pieca łukowego i korzyści osiągnięte w przedsiębiorstwie RIVA, wynikające z zastosowania systemu Goodfellow EFSOP.

3

EAF post-combustion control by on-line laser-based off-gas measurement

Krassnig H. J., Kleimt B., Voj L., Antrekowitsch H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 2

455-462

EN

At the steel and rolling mill Marienh¨utte Graz the laser-based off-gas analysis system LINDARC R is installed just behind the gap of the 36 t EAF. High reliability and low response time of the system have been proven. The in-situ measured off-gas compounds in the combustion zone are CO and O2, as well as the off-gas temperature. To post-combust the evolved CO and H2 during the melt down period, four PC-lances are installed tangentially at the upper furnace shell (freeboard). A measurement campaign with an additional extractive IR/VIS off-gas analysis system has been performed, to acquire information on the off-gas flow rate and off-gas components including H2, CO2 and CH4, which can not be measured by the laser system, but are important for dynamic control and energy balance calculations. A dynamic closed loop control strategy of the post-combustion injectors based on the laser-based off-gas analysis system was developed and tested successfully. Post-Combustion oxy-gen is injected only if required due to high levels of CO in the off-gas, which increased its energetic efficiency dramatically. The trials were evaluated regarding the total energetic behaviour and the achieved savings by using of energy balance model calculations.

PL

Wstalowni i walcowni huty Marienh¨utte Graz system analizy gazów wylotowych w oparciu o pomiar laserowy LINDARC R jest zainstalowany tuż przy wylocie 36 Mg pieca łukowego. Udowodniona została duża wiarygodność i krótki czas odpowiedzi systemu. W strefie palenia następuje pomiar in-situ zawartości CO i O2 w mieszaninie gazów wylotowych oraz mierzona jest temperatura gazu. Do pomiaru CO i H2 podczas trwania wytopu po zapłonie, zainstalowane są stycznie cztery lance PC w górnej części pieca. Pomiary z dodatkowymi analizami IR/VIS gazów wylotowych zostały wykonane, aby zdobyć informacje o szybkości przepływu gazów i jego składzie z uwzględnieniem H2, CO2 i CH4, które nie mogą być mierzone za pomocą lasera, ale są konieczne do sterowania dynamicznego i obliczenia bilansu energii. Dynamiczne sterowanie obwodem zamkniętym inżektorów oparte na systemie analizy gazów wylotowych za pomocą lasera zostało z sukcesem rozwinięte i przetestowane. Tlen po zapłonie jest wdmuchiwany, jeżeli jest wysoki poziom CO w gazie wylotowym, co powoduje wzrost wydajności energetycznej. Próby zostały oszacowane na podstawie zachowania energetycznego i osiągniętych oszczędności przez użycie obliczeń modelowych bilansu energii.

4

Recursive backstepping stabilization of a wheeled mobile robot

Mnif F., Al-Yahmadi A. S.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2004

|

Vol. 9, no 4

725-738

EN

This research is aimed at the development of a dynamic control to enhance the performance of the existing dynamic controllers for mobile robots. System dynamics of the car-like robot with nonholonomic constraints is employed. A backstepping approach for the design of discontinuous state feedback controller is used for the design of the controller. It is shown that the origin of the closed loop system can be made stable in the sense of Lyapunov. The control design is made on the basis of a suitable Lyapunov function candidate. The effectiveness of the proposed approach is tested through simulation on a car-like vehicle mobile robot.