Dezentrale prädiktive Regelung von Handhabungsgeräten:
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1997
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| adam_text | Titel: Dezentrale prädiktive Regelung von Handhabungsgeräten
Autor: Geyer, Bernhard
Jahr: 1997
BERICHTE AUS DEM INSTITUT FÖR REGELUNGSTECHNIK RWTH AACHEN Dipl.-Ing. Bernhard Geyer, Aachen Dezentrale prädiktive Regelung von Handhabungsgeräten Fortschritt-Berichte VDI Reihe 8: Meß-, Steuerungsund Regelungstechnik Nr. 624
Inhaltsverzeichnis V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1.1 Aufgabenstellung und Inhaltsübersicht............. 1 1.2 Arbeitsweise prädiktiver Regelungen.............. 3 1.3 Stand der Forschung....................... 5 2 Dynamische Modelle einzelner Handhabungsgeräteachsen 7 2.1 Koordinatensysteme....................... 7 2.2 Bewegungsgleichung eines Handhabungsgerätes........10 2.3 Dynamisches Modell gekoppelter Hahdhabungsgeräteachsen . 13 2.4 Modell eines Antriebssystems.................. 14 2.4.1 Motoren und Getriebe.................. 15 2.4.2 Reibung.......................... 17 2.4.3 Unterlagerte Stromregelung............... 19 2.5 Lineares Zustandsraummodell..................20 3 Entwurf prädiktiver Regelungen 25 3.1 Prozeßmodell in Zustandsraumbeschreibung..........25 3.2 Formulierung der Regelungsanforderungen...........30 3.3 Herleitung des prädiktiven Regelgesetzes............33 3.3.1 Stellgrößenansatz..................... 33 3.3.2 Schätzung zukünftiger Regelgrößen...........36 3.3.3 Minimierung der Gütefunktion.............39 3.3.4 Struktur des Regelgesetzes ...............42 3.4 Beurteilung der Einstellparameter ...............44 4 Zustandsbeobachter und Störgrößenfilter 54 4.1 Aufgaben innerhalb der prädiktiven Regelung.........54
VI Inhaltsverzeichnis 4.2 Beobachterstrukturen ...................... 56 4.3 Entwurf mit Zustandsraummethoden..............60 4.3.1 Stationäres Kalman-Filter................60 4.3.2 Vollständige Modale Synthese..............64 5 Berücksichtigung von Nichtlinearitäten und Kopplungen 72 5.1 Begrenzungen der Stell- und Zustandsgrößen .........73 5.2 Kompensation der Coulombschen Reibung...........79 5.3 Kompensation der Gewichts- und Koppelmomente......83 5.4 Berücksichtigung des variablen Trägheitsmomentes......85 6 Erprobung der dezentralen prädiktiven Regelung 91 6.1 Versuchseinrichtung .......................91 6.1.1 Handhabungsgerät................... . . 91 6.1.2 Transputerbasierte Robotersteuerung..........97 6.1.3 Implementierung der dezentralen Regelung......101 6.2 Auslegung der prädiktiven Achsregelungen...........104 6.3 Erprobungen am Scara-Roboter ................111 6.3.1 Beschreibung der Testbahnen..............111 6.3.2 Ergebnisse linearer prädiktiver Regelungen......114 6.3.3 Ergebnisse unter Berücksichtigung von Nichtlinearitäten und Kopplungen.....................117 7 Zusammenfassung 123 A Anhang 127 A.l Bezeichnungen..........................127 A.2 Modell- und Reglermatrizen der Erprobung..........131 Literaturverzeichnis 134
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