Zur Modellierung aktiv geregelter elastischer Mehrkörpersysteme:
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 11]
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| adam_text | Titel: Zur Modellierung aktiv geregelter elastischer Mehrkörpersysteme
Autor: Haug, Jürgen
Jahr: 1996
SCHRITT- m BERICHTE Dipl.-Ing. Jürgen Haug, Stuttgart Zur Modellierung aktiv geregelter elastischer Mehrkörpersysteme Reihe II : Schwingungstechni k Nr. 230 VW VERLAS
INHALTSVERZEICHNIS V Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der wichtigsten Symbole und Formelzeichen VIII 1 Einführung 1 1.1 Literaturübersicht................................ 2 1.1.1 Elastische Mehrkörpersysteme........... 3 1.1.2 Positionsregelung elastischer Mehrkörpersysteme........... 4 1.1.3 Bahnregelung elastischer Mehrkörpersysteme............. 5 1.2 Ziel und Inhalt der Arbeit........................... 7 1.3 Anmerkungen zur Schreibweise ........................ 9 2 Modellbildung und Regelung mechanischer Systeme 11 2.1 Ersatzsysteme in der Mechanik........................ 12 2.2 Mehrkörpersysteme............................... 13 2.3 Elastische Mehrkörpersysteme ........................ 14 2.4 Grundbegriffe der Regelungstechnik...................... 15 2.5 Aktoren und Sensoren für elastische Mehrkörpersysteme .......... 16 2.6 Anforderungen an die Regelung........................ 17 2.6.1 Positionsregelung............................ 17 2.6.2 Bahnregelung.............................. 17 2.7 Anschauliche Betrachtung der Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit..... 18
VI INHALTSVERZEICHNIS 3 Aufstellen der Bewegungsgleichungen 19 3.1 Mehrkörpersysteme mit starren Körpern................... 19 3.2 Elastische Mehrkörpersysteme......................... 22 3.2.1 Starr-elastische Modelle........................ 24 3.2.2 Finite-Elemente-Modelle........................ 27 3.2.3 Kontinuierliche Modelle ........................ 32 4 Positionsregelung elastischer Mehrkörpersysteme 36 4.1 Ausgangsregelung des kontinuierlichen System................ 36 4.1.1 Berechnung des dynamischen Ubertragungsverhaltens........ 37 4.1.2 Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit .................. 41 4.1.3 Reglerentwurf mit dem Wurzelortskurvenverfahren ......... 42 4.2 Zustandsregelung des diskreten System.................... 51 4.2.1 Linearisierung und Transformation auf Zustandsdarstellung..... 52 4.2.2 Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit.................. 54 4.2.3 Reglerentwurf mit der Polvorgabe Methode.............. 56 4.2.4 Modellfehleranalyse . :......................... 61 4.3 Robuste Regelung am diskreten System.................... 68 4.3.1 Grundlagen der Hoo-Regelung..................... 68 4.3.2 Regelungstechnische Ziele....................... 71 4.3.3 NLKF-Entwurf............................. 74 4.3.4 Lösung des Hoo-StandardjSroblems................... 76 5 Bahnregelung elastischer Mehrkörpersysteme 81 5.1 Kompensation der Nichtlinearitäten...................... 82 5.2 Ein-Ausgangs-Linearisierung.......................... 87 5.3 Inverse Dynamik ................................ 95
INHALTSVERZEICHNIS VII 5.3.1 Stabilität im linearen Fall.......................97 5.3.2 Lösung im linearen Fall......................... 99 5.3.3 Näherungslösung durch Deformationskompensation.........103 5.3.4 Näherungslösung durch vorauseilende Deformationskompensation . 109 6 Regelung von Mehrkörpersystemen mit Gelenkelastizitäten 112 6.1 Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit......................112 6.2 Positionsregelung durch Zustandrückführung.................114 6.3 Bahnregelung mittels Ein-Ausgangs-Linearisierung..............118 7 Anwendung eines zweiachsigen Roboters 121 7.1 Positionsregelung................................123 7.2 Bahnregelung..................................127 8 Zusammenfassung 131 Literaturverzeichnis 134
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