Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

A case study of inverse dynamics control of manipulators with passive joints

100%

Blajer W. , Kołodziejczyk K.

|

2014

|

tom Vol. 52 nr 3

793--801

EN

Manipulators with both active and passive joints are examples of underactuated systems, featured by less control inputs than degrees of freedom. Due to the underactuation, in the trajectory tracking (servo-constraint) problem, the feed-forward control obtained from an inverse model is influenced by internal dynamics of the system, leading to a more involved control design than in the fully actuated case. It is demonstrated that a convenient approach to the problem solution is to formulate the underactuated system dynamics in the input-output normal form, with the arising governing equations formulated either as ODEs (ordinary differential equations) or DAEs (differential-algebraic equations). The interrelationship between the inverse dynamics control and the associated internal dynamics is then studied and illustrated using a planar manipulator with two active and one passive joint. Some simulation results for the sample case study are reported.

2

From orthogonal to tangential control of underactuated mechanical systems in partly specified motion - a case study illustration

88%

Blajer W. , Seifried R.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2012

|

tom Vol. 17, no. 3

689-706

EN

Underactuated mechanical systems have fewer control inputs than degrees of freedom. Their performance goal may be realization of specified in time outputs, treated as servo-constraints on the system, whose number is equal to the number of inputs. The solution to the inverse simulation problem (servo-constraint problem), that is the determination of an input control strategy that forces an underactuated system to complete the partly specified motion, is a challenging task. This is because mechanical systems may be "underactuated" in several ways and, as opposed to the passive constraint reactions which are orthogonal to the constraint manifold, the control forces may be arbitrary oriented with respect to the servo-constraint manifold. The diversity of servo-constraint problems is discussed using a simple spring-mass system mounted on a carriage, and is related to multiple issues: formulations in generalized coordinates and output-involved coordinates, orthogonal or tangential realization of servo-constraints, the arising ODE/DAE forms of the governing equations, and existence of the uncontrolled internal dynamics. Some computational issues are finally reported, with relevant simulation results for the sample case example.

3

Dynamics and control of rotary cranes executing a load prescribed motion

75%

Blajer W. , Kołodziejczyk K.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2006

|

tom Vol. 44 nr 4

929-948

EN

Manipulating payloads with rotary cranes is challenging due to the underactuated nature of a system in which the number of control inputs/outputs is smaller than the number of degrees-of-freedom. In this paper, the outputs (specified in time load coordinates) lead to servo-constraints on the system. A specific methodology is then developed to solve the arising inverse dynamics problem. Governing equations are derived as a set of index three differential-algebraic equations in state variables and control inputs. An effective numerical code for solving the equations, based on the backward Euler method, is proposed. A feedforward control law obtained this way is then enhanced by a closed-loop control strategy with feedback of actual errors in the load position to provide stable tracking of the required reference load trajectory in presence of perturbations. Some results of numerical simulations are provided.

PL

Manewrowanie ruchem ładunku przez żurawie wieżowe jest zadaniem trudnym między innymi ze względu na fakt, że liczba kanałów sterowania (równa liczbie regulowanych współrzędnych ładunku) jest mniejsza od liczby stopni swobody żurawia. W pracy zadane w czasie współrzędne ładunku prowadzą do sformułowania serwowięzów (więzów programowych) nakładanych na ruch układu. Prezentowana jest następnie metoda rozwiązania tego szczególnego zadania symulacji dynamicznej odwrotnej jako zadania ruchu programowego niezupełnego. Równania ruchu programowego formułowane są w postaci układu równań różniczkowo-algebraicznych o indeksie trzy, względem zmiennych stanu i parametrów sterowania żurawiem. Proponowana jest prosta i skuteczna metoda numerycznego całkowania tych równań, wykorzystująca schemat Eulera różnic skończonych wstecznych. Otrzymane tą drogą sterowanie nominalne uzupełniane jest następnie sterowaniemw układzie zamkniętym zapewniającym stabilną realizację programowego ruchu ładunku w warunkach ruchu zaburzonego i nieścisłości modelowania matematycznego. Prezentowane są wybrane wyniki numerycznej symulacji ruchu i sterowania żurawiem realizującym zadany ruch ładunku.

4

Modeling of underactuated mechanical systems in partly specified motion

75%

Blajer W. , Kołodziejczyk K.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2008

|

tom Vol. 46 nr 2

383-394

EN

This paper deals with the inverse dynamics problem of underactuated mechanical systems subjected to execute partly specified motions. The modeling methodology focuses on a special class of differentially flat systems, represented by a group of relevant technical examples. The governing equations are obtained as index three differential-algebraic equations, and a simple numerical code for their solution is reported. The solution comprises both the dynamic analysis of the underactuated systems in partly specified motion and the synthesis of control that assures realization of such motion.

PL

Praca dotyczy zagadnienia symulacji dynamicznej odwrotnej klasy układów mechanicznych, w których liczba sygnałów sterowania, równa liczbie zadanych charakterystyk ruchu (sygnałów wyjściowych), jest mniejsza od liczby stopni swobody, reprezentowanej przez liczne przykłady techniczne. Równania tak zdefiniowanego ruchu programowego niezupełnego otrzymywane są w postaci równań różniczkowo-algebraicznych o indeksie równym trzy. Omawiany jest prosty, efektywny i stabilny algorytm całkowania tych równań. Rozwiązaniem są przebiegi w czasie zmiennych stanu układu w zadanym ruchu programowym oraz sterowania wymaganego dla realizacji tego ruchu.