Linearyzacja układów niedosterowanych i badanie dynamiki zerowej na przykładzie układów mechanicznych w R4 i R6
[ 1 ] Instytut Automatyki i Robotyki, Wydział Automatyki, Robotyki i Elektrotechniki, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
[ 1 ] Instytut Automatyki i Robotyki, Wydział Automatyki, Robotyki i Elektrotechniki, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
EN Linearization of underactuated systems and analysis of zero dynamics for mechanical systems in R4 and R6
polish
- linearyzacja
- niedosterowanie
- odwrócone wahadło
- dynamika zerowa
- linearization
- underactuation
- inverted pendulum
- zero dynamics
PL W rozprawie zawarto wyniki teoretyczne, symulacyjne oraz eksperymentalne dotyczące analizy i sterowania wybranej klasy nieliniowych układów niedosterowanych. Przedstawiono zagadnienie częściowej linearyzacji (CL) planarnych manipulatorów o n-stopniach swobody, wraz z uszczegółowieniem dla obiektów o 2 i 3 członach. Dla naturalnych zmiennych konfiguracyjnych (NZK) zaproponowano sterownik bazujący na CL. Omówiono transformacje zmiennych stanu oraz wejścia uwzględniające quasiprędkości (QP) oraz formę normalną, wraz z propozycją sterownika. Porównano metody oparte o NZK i QP dla zadania stabilizacji w punkcie. Efektywność metod poparto wynikami symulacyjnymi dla obiektów o 2 i 3 członach oraz eksperymentalnymi dla rzeczywistego robota typu Pendubot. Pokazano oryginalne rozwiązania dla syntezy algorytmów stabilizacji, rozszerzające wyniki znane z literatury. Symulacyjnie wykazano przewagę stosowania QP nad NZK dla badanych modeli oraz strategii sterowania.
EN This thesis presents theoretical, simulation and experimental results concerning the analysis and control of a selected class of non-linear underactuated systems. The problem of partial linearization (PL) of n-degrees of freedom planar manipulators is discussed, together with detailed description for objects with 2- and 3-joints. A standard controller based on PL and natural configuration variables (NCV) is proposed. Various controllers using input and state transformations taking advantage of quasi-velocities (QV) and normal forms are considered. NCV and QP controllers are compared for the task of point stabilization. The effectiveness of the proposed methods is investigated by extensive simulations for 2- and 3-joint structures and experimental results for a real Pendubot are presented. New solutions for the stabilization algorithms extending methods known from the literature are shown. The advantage of using QP over NCV for the analyzed models and control strategies is revealed.
251
automation, electronics, electrical engineering and space technologies
DrOIN 2278
public
Mirosław Galicki
Zielona Góra, Polska
13.05.2023
polish
public
Alicja Mazur
Wrocław, Polska
08.05.2023
polish
public
dissertation
Poznań, Polska
21.09.2023
Rada Dyscypliny Automatyka, Elektronika, Elektrotechnika i Technologie Kosmiczne Politechniki Poznańskiej
doktor nauk inżynieryjno-technicznych w dyscyplinie: automatyka, elektronika, elektrotechnika i technologie kosmiczne