V této práci je studován přístup ke zpětnovazebnímu řízení robotického manipulátoru. Bude vytvořen dynamický model antropomorfního manipulátoru, který je linearizován podle žádané trajektorie pohybu. Pro výpočet optimálního akčního zásahu jsou využity algoritmy zpětnovazebního řízení založené na linearizovaném modelu. Řízení pohybu manipulátoru je simulováno v prostředí MATLAB Simulink. Na základě simulací budou zhodnoceny výsledky jednotlivých přístupů z hlediska jejich efektivity řízení, robustnosti použití vzhledem k chybám modelu a hardwarové náročnosti.
Anotace v angličtině
In this work, the approach to feedback control of robotic manipulator is investigated. A dynamic model of an anthropomorphic manipulator is created and linearized in a neighbourhood of the desired trajectory of motion. Feedback control algorithms based on a linearized model are used to calculate the optimal proccess value. The manipulator motion control is simulated in MATLAB Simulink. On the basis of simulations, the results of individual approaches will be evaluated in terms of their control efficiency, robustness of use due to model errors and hardware demands.
V této práci je studován přístup ke zpětnovazebnímu řízení robotického manipulátoru. Bude vytvořen dynamický model antropomorfního manipulátoru, který je linearizován podle žádané trajektorie pohybu. Pro výpočet optimálního akčního zásahu jsou využity algoritmy zpětnovazebního řízení založené na linearizovaném modelu. Řízení pohybu manipulátoru je simulováno v prostředí MATLAB Simulink. Na základě simulací budou zhodnoceny výsledky jednotlivých přístupů z hlediska jejich efektivity řízení, robustnosti použití vzhledem k chybám modelu a hardwarové náročnosti.
Anotace v angličtině
In this work, the approach to feedback control of robotic manipulator is investigated. A dynamic model of an anthropomorphic manipulator is created and linearized in a neighbourhood of the desired trajectory of motion. Feedback control algorithms based on a linearized model are used to calculate the optimal proccess value. The manipulator motion control is simulated in MATLAB Simulink. On the basis of simulations, the results of individual approaches will be evaluated in terms of their control efficiency, robustness of use due to model errors and hardware demands.
Práce je zaměřena na teoretický rozbor a praktické ověření přístupů k zpětnovazebnímu řízení manipulátoru podél zadané trajektorie založených na linearizaci matematického modelu, s pomocí simulace. Především bude studován přístup využívající lokální linearizace modelu v okolí referenční trajektorie, kdy optimální akční zásah je generován regulátorem s předem vypočtenými parametry nebo prediktivním způsobem na zkráceném horizontu řízení. Jako alternativní přístup bude uvažována zejména metoda exaktní linearizace modelu robota využívající vnitřní zpětné vazby. Po vytvoření simulačního modelu manipulátoru a implementaci jednotlivých metod budou přístupy porovnány z hlediska účinnosti, robustnosti vzhledem k chybám modelu, hardwarových nároků a vhodnosti pro použití na reálném zařízení.
Zásady pro vypracování
Práce je zaměřena na teoretický rozbor a praktické ověření přístupů k zpětnovazebnímu řízení manipulátoru podél zadané trajektorie založených na linearizaci matematického modelu, s pomocí simulace. Především bude studován přístup využívající lokální linearizace modelu v okolí referenční trajektorie, kdy optimální akční zásah je generován regulátorem s předem vypočtenými parametry nebo prediktivním způsobem na zkráceném horizontu řízení. Jako alternativní přístup bude uvažována zejména metoda exaktní linearizace modelu robota využívající vnitřní zpětné vazby. Po vytvoření simulačního modelu manipulátoru a implementaci jednotlivých metod budou přístupy porovnány z hlediska účinnosti, robustnosti vzhledem k chybám modelu, hardwarových nároků a vhodnosti pro použití na reálném zařízení.
Seznam doporučené literatury
SICILIANO, B., SCIAVICCO, L., VILLANI, L., ORIOLO, G. Robotics. Modelling, Planning and Control. Springer-Verlag, 2009.
CVEJN, J. Průmyslové roboty [online]. Univerzita Pardubice, FEI, 2012. Elektronický studijní materiál k předmětu Průmyslové roboty.
STENGEL, R.F. Stochastic Optimal Control: Theory and Application. New York: Wiley, 1986.
Seznam doporučené literatury
SICILIANO, B., SCIAVICCO, L., VILLANI, L., ORIOLO, G. Robotics. Modelling, Planning and Control. Springer-Verlag, 2009.
CVEJN, J. Průmyslové roboty [online]. Univerzita Pardubice, FEI, 2012. Elektronický studijní materiál k předmětu Průmyslové roboty.
STENGEL, R.F. Stochastic Optimal Control: Theory and Application. New York: Wiley, 1986.
Přílohy volně vložené
1 CD-RW
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Hlavním cílem práce bylo implementovat algoritmus kvadraticky optimálního zpětnovazebního řízení ramene robota s využitím lokální linearizace podél předepsané trajektorie a ověřit jeho vlastnosti s využitím simulace. Tento cíl se podařilo splnit, i když s určitými výhradami k prezentaci výsledků v části tři. Dále se v zadání předpokládalo porovnání s některými jinými přístupy, zejm. s ohledem na robustnost při uvažování nepřesností modelu robota a hardwarové nároky při reální implementaci, které však v práci zahrnuto není. Otázka reálné iplementace rovněž není diskutována, pouze závěr obsahuje určité stručné hodnocení týkající se paměťových nároků algoritmu.