Bahnplanung und Regelung unteraktuierter Manipulatoren mittels nichtlinearer zeitdiskreter AnsätzePath-planning and Control of Underactuated Manipulators by Nonlinear Discrete-time Approaches

Abstract

Zusammenfassung In der Klasse der unteraktuierten Systeme stellen horizontal bewegte Manipulatoren mit passiven Gelenken eine besondere Herausforderung dar, weil die Linearisierung in einer Ruhelage zu einem nicht vollständig steuerbaren Modell führt. Für Bewegungen, die in Ruhelagen beginnen und enden, sind lineare Ansätze zum Reglerentwurf ungeeignet. Auch bei Wahl eines nichtlinearen Modells liegt in der Umgebung einer Ruhelage ein schlecht konditioniertes Regelungsproblem vor. Zeitkontinuierliche Ansätze, die ein asymptotisches Annähern an die Ruhelage fordern, führen daher selten auf ein zufriedenstellendes Systemverhalten. Die vorgestellten zeitdiskreten Ansätze ermöglichen dieses Problem mittels Bahnplanung auf endlichem Zeitintervall und Dead-Beat-Regelung zu umgehen. Neben Bahnplanungsansätzen, die schnelle Konvergenz und systematische Berechnung der Bewegungsdauer gewährleisten, werden zwei Regler präsentiert und verifiziert.