Regelung von Mehrkörpersystemen durch externe Linearisierung:
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1995
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 8]
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| adam_text | Titel: Regelung von Mehrkörpersystemen durch externe Linearisierung
Autor: Woernle, Christoph
Jahr: 1995
Inhaltsverzeichnis V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1.1 Literaturübersicht................................ 3 1.2 Zielsetzung und Inhalt der Arbeit............ 7 1.3 Anmerkungen zur Schreibweise ........................ 9 2 Externe Linearisierung von Mehrgrößensystemen 11 2.1 Zustandsgleichungen.............................. 12 2.2 Externe Linearisierung in Originalkoordinaten................ 13 2.2.1 Eingangs-Ausgangs-Gleichung..................... 13 2.2.2 Statische Entkopplungsrückführung ................. 15 2.3 Externe Linearisierung in Normalkoordinaten ................ 17 2.3.1 Externe und interne Normalkoordinaten............... 18 2.3.2 EA-Normalform der Regelstrecke.................. 20 2.3.3 Normalform des ein-/ausgangslinearisierten Systems ........ 22 2.3.4 Nulldynamik des ein-/ausgangslinearisierten Systems........ 24 2.4 Dynamische Entkopplungsrückführung.................... 26 2.5 Regelung der entkoppelten Teilsysteme.................... 30 2.6 Zur exakten Zustandslinearisierung...................... 31 3 Dynamik von Mehrkörpersystemen 32 3.1 Methode der Mehrkörpersysteme ....................... 32 3.1.1 Modellierungselemente von Mehrkörpersystemen........... 32
VI Inhaltsverzeichnis 3.1.2 Bewegungsgleichungen von Mehrkörpersystemen........... 33 3.2 Dynamik ohne Kontaktbindungen................. 35 3.3 Kontaktbindungen ............................... 40 3.3.1 Kinematik der Bindungs-Koordinatensysteme............ 41 3.3.2 Kontaktbindungen in absoluten Koordinaten............. 42 3.3.3 Kontaktbindungen in Systemkoordinaten .............. 43 3.3.4 Kontaktkräfte ............................. 46 3.3.5 Beispiele für Kontaktbindungen....................48 3.4 Dynamik mit Kontaktbindungen ....................... 51 4 Externe Linearisierung von Mehrkörpersystemen 53 4.1 Ausgangsgrößen ......................... 54 4.1.1 Lage-Ausgangsgrößen ......................... 54 4.1.2 Geschwindigkeits-Ausgangsgrößen .................. 55 4.1.3 Kontaktkraft-Ausgangsgrößen .................... 56 4.2 Externe Linearisierung in Originalkoordinaten................ 57 4.2.1 Eingangs-Ausgangs-Gleichung..................... 57 4.2.2 Statische Entkopplungsrückführung ................. 60 4.2.3 Regelung der entkoppelten Teilsysteme................ 62 4.3 Externe Linearisierung in Normalkoordinaten ................ 62 4.3.1 Externe und interne Normalkoordinaten............... 64 4.3.2 EA-Normalform der Regelstrecke................... 67 4.3.3 Normalform des ein-/ausgangslinearisierten Systems ........ 69 4.3.4 Nulldynamik des ein-/ausgangslinearisierten Systems........ 71 5 Bewegungsgeregelte Systeme 72 5.1 Lageregelung einer Radführung........................ 72 5.1.1 Bewegungsgleichungen......................... 73 5.1.2 Definition der Ausgangsgrößen..................... 76
Inhaltsverzeichnis VII 5.1.3 Externe Linearisierung in Originalkooidinaten............ 77 5.1.4 Externe Linearisierung in Normalkoordinaten ............ 79 5.1.5 Simulationsbeispiele .......................... 82 5.2 Regelung der Bewegung einer Arbeitsplattform ............... 85 5.2.1 Bewegungsgleichungen......................... 86 5.2.2 Definition der Ausgangsgrößen .................... 88 5.2.3 Bahnregelung, statische Entkopplungsrückführung ......... 89 5.2.4 Bahnregelung, dynamische Entkopplungsrückführung........ 94 5.2.5 Kursregelung, dynamische Entkopplungsrückführung........ 99 5.2.6 Simulationsbeispiele ..........................104 6 Lage- und Kraftregelung redundanter Roboter 110 6.1 Dynamik von redundanten Robotern.....................111 6.1.1 Bewegungsgleichungen.........................111 6.1.2 Lage- und Kontaktkraft-Ausgangsgrößen...............112 6.1.3 Funktionale und redundante Ausgangsgrößen ............113 6.2 Externe Linearisierung in Originalkoordinaten................117 6.2.1 Eingangs-Ausgangs-Gleichung.....................118 6.2.2 Inverse Kinematik ...........................120 6.2.3 Zielfunktion bei der inversen Kinematik ...............122 6.2.4 Inverse Kinetik.............................123 6.3 Externe Linearisierung in Normalkoordinaten ................126 6.3.1 Normalkoordinaten ..........................126 6.3.2 Normalform des ein-/ausgangslinearisierten Systems.........127 6.4 Simulationsbeispiele...............................128 6.4.1 Regelung der redundanten Freiheitsgrade durch Potentialkräfte . . . 129 6.4.2 Kombinierte Lage- und Kraftregelung.................133
VIII Inhaltsverzeichnis 7 Kinematische Lageregelung von Robotern 137 7.1 Zeitkontinuierliche kinematische Lageregelung.......... 138 7.2 Zeitdiskrete kinematische Lageregelung ...................141 7.3 Erweiterte kinematische Lageregelung ....................145 7.4 Simulationsbeispiel...............................149 8 Zusammenfassung 152 A Abstandsfunktion bei der Kursregelung 155 Literaturverzeichnis 161
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