Alulaktuált űrbéli robot szabályozási módszerei
Az ipari robotok szabályozástechnikájának uralkodó irányzata a rendszer dinamikáját kompenzáló, lineáris szabályozási módszerek használata. Ennek nagy hátránya, hogy ezek a szabályozási stratégiák nem használják ki a rendszer természetes dinamikája adta lehetőségeket. Az alulaktuált rendszerek vizsgálatakor olyan szabályozók tervezésére törekszünk, amik a rendszer dinamikáját felhasználva gyorsabb, energia-hatékonyabb és robusztusabb szabályozást tesznek lehetővé.
Dolgozatom témája egy űrbéli robot szabályozási módszereinek vizsgálata. Munkámat annak a kérdésnek a megválaszolása motiválta, hogy űrbéli robotokra alkalmazhatóak-e az alulaktuált rendszerekre fejlesztett általános algoritmusok.
A síkbeli modell egy robottestből és a hozzá kapcsolódó két tagú robotkarból épül fel. A robot 3 szabadságfokú, de csak két aktuátorral rendelkezik, ezért alulaktuáltnak tekinthető. A robot térbeli orientációjának közvetlen szabályozására nincs aktuátor.
Dolgozatomban két szabályozási módszert alkalmaztam a robot irányírásához. Az egyik módszer az általam már korábban vizsgált, Laplace transzformáción alapuló szabályozó. Ezt a szabályozót alulaktuált rendszerek szabályozására dolgoztam ki. A szabályozó implementálása során vizsgáltam a rendszer ún. relatív fokait (relative degree), melynek segítségével leírható a szabályozó bemenő jelének és a szabályozó kimenetének kapcsolata.
A második szabályozási módszer a Wen-Bayard szabályozó algoritmuson alapszik. Ez a szabályozó azonban önmagában nem alkalmazható alulaktuált rendszerek irányítására, illetve a hivatkozott szakirodalomban nem derül ki pontosan az általánosítás módja. A perdületmegmaradást felírva kiegészítettem a szabályozót oly módon, hogy így már alkalmazható legyen az űrbéli robot szabályozására.
Irodalom:
1. Mazur, A. (1996). Universal adaptive tracking controller for rigid manipulators. APPLIED MATHEMATICS AND COMPUTER SCIENCE, 6, 759-788.
2. Elżbieta Jarzębowska, Karol Pietrak: Control oriented dynamic modeling framework for constrained multibody systems: a case study of a free-floating space manipulator. In Dynamical Systems - Nonlinear Dynamics and Control (Proceedings of the 11th Conference on Dynamical Systems - Theory and Applications DSTA2011), December 5-8 Łódź, Poland, pp 139-144.
szerző
-
Gángó Dániel
Gépészeti modellezés mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Zelei Ambrus
Tudományos munkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék