Optimale Versuchsplanung zur dynamischen Roboterkalibrierung:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
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| adam_text | Titel: Optimale Versuchsplanung zur dynamischen Roboterkalibrierung
Autor: Hilf, Klaus-Dieter
Jahr: 1996
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Math. oec. Klaus-Dieter Hilf, Stuttgart Optimale Versuchsplanung zur dynamischen Roboterkalibrierung Reihe 8 : Meß-, Steuerungsund Regelungstechnik Nr. 590 VW VERLAG
Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1.1 Bedeutung der Roboterkalibrierung................... 1 1.2 Aufgabenstellung der Versuchsplanung................. 5 1.3 Ziel der Arbeit .............................. 6 1.4 Inhalt der Arbeit............................. 7 2 Modellierung von mechanischen Systemen 10 2.1 Modellierungsansatz ........................... 10 2.2 Physikalische Grundlagen ........................ 13 2.3 Dynamik von Systemen starrer Körper................. 16 2.4 Modellierung als Mehrkörpersysteme.................. 20 2.5 Integration von mechanischen DAE...................25 3 Parameterschätzung und Versuchsplanung 27 3.1 Parameterschätzung ........................... 27 3.2 Optimale Versuchsplanung........................ 39 3.3 Berechnung von optimalen Versuchsplänen...............48 4 Stand der Forschung in der Kalibrierung 50 4.1 Kinematische Kalibrierung........................50 4.2 Dynamische Kalibrierung......................... 52 5 Optimierungsprobleme der Versuchsplanung 59 5.1 Problemstellung.............................. 59 5.2 Kontinuierliche Formulierung ......................60 5.3 Diskretisierte Formulierung ....................... 68 5.4 Benutztes Optimierungsverfahren.................... 74 5.5 Ableitung nach Steuerungen....................... 78 5.6 Ableitung nach den Wichtungen.....................82 5.7 Ableitung nach Meßzeitpunkten.....................85 5.8 Ableitung nach Meßvariablen ......................87 5.9 Ableitung nach Anfangswerten...................... 88 V
6 Sensitivitätsanalyse bei ODE und DAE 90 6.1 Sensitivitätsanalyse für Parameter....................90 6.2 Sensitivität zweiter Ordnung für Steuerungen ............. 98 6.3 Sensitivitätsanalyse für Steuerungen ..................101 6.4 Sensitivität zweiter Ordnung für Anfangswerte.............103 6.5 Anwendung der Kettenregel.......................104 7 Sensitivitätsanalyse in Mehrkörpersystemen 110 7.1 Einleitung.................................110 7.2 Sensitivitätsanalyse der ersten Ordnung.................111 7.3 Sensitivitätsanalyse der zweiten Ordnung................114 7.4 Realisierung der Ableitungsberechnung.................119 8 Invarianten der Variations-DAE 122 8.1 Einführung in die Problemstellung....................122 8.2 Invarianten für die Sensitivitätsmatrizen................123 8.3 Numerische Realisierung der Stabilisierung...............130 9 Schätzung von Inertialparametern 132 9.1 Problemstellung .............................132 9.2 Schützbarkeit von Inertialparametern..................135 9.3 Anwendung auf dynamische Schätzungen ...............142 9.4 Numerische Realisierung.........................146 10 Numerische Ergebnisse 10.1 Definition des Versuchsplanungsproblems 10.2 Besonderheiten der Implementierung . . 10.3 Ein Scara-Roboter ............ 11 Zusammenfassung und Ausblick 11.1 Beurteilung des Verfahrens . . 11.2 Ausblick . ........... 194 194 195 A Grundlagen A.l Grundlagen der physikalischen Herleitung . A.2 Lineare Abhängigkeit bei Matrixprodukten A.3 Statistische Grundlagen .......... A.4 Bildung von Ableitungen ......... 197 197 19S 199 202 B Robotermodell 204 VI
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