Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχ/κών και Μηχ/κών Υπολογιστών, Ε.Μ.Π., Ακαδημαϊκό Έτος , 8ο Εξάμηνο. Ρομποτική II. Ευφυή και Επιδέξια Ρομποτικά Συστήματα

Σχετικά έγγραφα
Μάθημα: Ρομποτικός Έλεγχος

Μάθημα: Θεωρία Δικτύων

Ροµποτικός Έλεγχος ύναµης / Μηχανικής Αντίστασης

Ρομποτικός Έλεγχος Δύναμης / Μηχανικής Αντίστασης

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 13

ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΡΟΜΠΟΤΙΚΟΥ ΒΡΑΧΙΟΝΑ ΜΕ ΕΞΑΣΦΑΛΙΣΗ ΠΡΟΚΑΘΟΡΙΣΜΕΝΗΣ ΕΠΙΔΟΣΗΣ ΣΤΟ ΣΦΑΛΜΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ΤΡΟΧΙΑΣ ΣΤΙΣ ΑΡΘΡΩΣΕΙΣ.

Ρομποτική Ι: Διαφορική Κινηματική Ανάλυση

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧ/ΚΩΝ & ΜΗΧ/ΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Σχεδιασμός Τροχιάς Ρομποτικών Χειριστών

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ. Άσκηση. γραμμάτων του επιθέτου σας (π.χ. για το επίθετο Κοσματόπουλος, οι αριθμοί α ι θα είναι a

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 11

Ψηφιακός Έλεγχος. 6 η διάλεξη Σχεδίαση στο χώρο κατάστασης. Ψηφιακός Έλεγχος 1

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 7

ΔΠΜΣ «ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ» «ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ» Άσκηση 2. Έλεγχος Pendubot

Έλεγχος Αλληλεπίδρασης με το. Έλεγχος «Συμμόρφωσης» ή «Υποχωρητικότητας» (Compliance Control)

ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

Ρομποτικά Συστήματα Ελέγχου: Διαφορική Κινηματική Ανάλυση

Άσκηση 3. Έλεγχος ανατροφοδότησης κατάστασης dc κινητήρα. Έλεγχος ανατροφοδότησης κατάστασης

ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 9

Έλεγχος (PID-Control)

Εισαγωγή στην Επιστήμη του Ηλεκτρολόγου Μηχανικού (και στην Τεχνολογία Υπολογιστών;)

EΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΗΜΑΤΩΝ. Γραµµική Εκτίµηση Τυχαίων Σηµάτων

p& i m p mi i m Με τη ίδια λογική όπως αυτή που αναπτύχθηκε προηγουµένως καταλήγουµε στην έκφραση της κινητικής ενέργειας του ρότορα i,

9. ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΜΕ ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ. Εξετάζουµε διάφορα µοντέλα ελέγχου αλληλεπίδρασης του βραχίονα µε το περιβάλλον.

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Η Βασική Δομή Συστημάτων Ελέγχου Κίνησης

Έλεγχος Κίνησης

ΕΛΕΓΧΟΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑΣ ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ (Process Identifications)

3.6 Ευθεία και Αντίστροφη υναµική

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διδάσκων: Αντώνιος Τζές

ΕΛΕΓΧΟΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΟΣ ΚΑΙ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ

Έλεγχος Κίνησης

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ

Controllers - Eλεγκτές

Κινητά Δίκτυα Επικοινωνιών. Συμπληρωματικό υλικό. Προσαρμοστική Ισοστάθμιση Καναλιού

ΜΟΝΤΕΡΝΑ ΘΕΩΡΙΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΙΙ Τμήμα Μαθηματικών - Τομέας Υπολογιστών & Αριθμητικής Ανάλυσης Εξετάσεις Σεπτεμβρίου 2016

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Λύσεις θεμάτων Α εξεταστικής περιόδου Χειμερινού εξαμήνου

5o Εργαστήριο Σ.Α.Ε Ενότητα : Ελεγκτές PID

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 5

Αριθμητική Ολοκλήρωση της Εξίσωσης Κίνησης

Ρομποτική II. Περιεχόμενα Μαθήματος

Αυτόματος Έλεγχος. Ενότητα 9 η : Σχεδίαση ελεγκτών με το γεωμετρικό τόπο ριζών. Παναγιώτης Σεφερλής

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

Δυναµική των Ροµποτικών Βραχιόνων. Κ. Κυριακόπουλος

Λύσεις θεμάτων εξεταστικής περιόδου Ιανουαρίου Φεβρουαρίου 2015

Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών

Άσκηση: Ένα σύστηµα µε είσοδο u(t), έξοδο y(t) και διάνυσµα κατάστασης x(t) = (x 1 (t) x 2 (t)) T περιγράφεται από το ακόλουθο διάγραµµα:

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου

Λύσεις θεμάτων Α εξεταστικής περιόδου εαρινού εξαμήνου (Ιούνιος 2015)

Δυναμική Ηλεκτρικών Μηχανών

Θεωρείστε το σύστηµα του ανεστραµµένου εκκρεµούς-οχήµατος του Σχ. 1 το οποίο περιγράφεται από το δυναµικό µοντέλο

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Τμήμα Ηλεκτρονικής. Θεωρία Ευφυών Συστημάτων Ελέγχου. Περίγραμμα μαθήματος

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

Ψηφιακός Έλεγχος. 11 η διάλεξη Ασκήσεις. Ψηφιακός Έλεγχος 1

Υποθέστε ότι ο ρυθμός ροής από ένα ακροφύσιο είναι γραμμική συνάρτηση της διαφοράς στάθμης στα δύο άκρα του ακροφυσίου.

Βιομηχανικοί Ελεγκτές

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

1) Τι είναι ένα Σύστημα Αυτομάτου Ελέγχου 2) Παραδείγματα εφαρμογών Συστημάτων Ελέγχου 3) Τι είναι ανατροφοδότηση (Feedback) και ποιες είναι οι

Οδηγός λύσης θέματος 3

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου & Ρυθμίσεως Μηχανών (h>p://)

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 4

Το μοντέλο Perceptron

Βιομηχανικοί Ελεγκτές

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου

Σερβοκινητήρες πρόωσης σε συστήματα CNC

ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ

Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις προβλήματα οριακών τιμών

Λύσεις θεμάτων εξεταστικής περιόδου Ιουνίου v 3 (t) - i 2 (t)

NETCOM S.A. ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΑΛΜΟΜΕΤΑΤΡΟΠΕΩΝ DIGITAL CONTROL OF SWITCHING POWER CONVERTERS

Κεφ. 7: Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις (ΣΔΕ) - προβλήματα αρχικών τιμών

Μοντέλο Perceptron πολλών στρωμάτων Multi Layer Perceptron (MLP)

y(k) + a 1 y(k 1) = b 1 u(k 1), (1) website:

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 11. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Εισαγωγή στην Ρομποτική

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ

,..., xn) Οι συναρτήσεις που ορίζουν αυτό το σύστημα υποτίθενται παραγωγίσιμες με συνεχείς παραγώγους:

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 10. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ Ι ΜΕΡΟΣ Α (Σ. ΧΑΤΖΗΣΠΥΡΟΣ) . Δείξτε ότι η στατιστική συνάρτηση T = X( n)

Δυναμική Ηλεκτρικών Μηχανών

Λύσεις θεμάτων εξεταστικής περιόδου Ιανουαρίου Φεβρουαρίου 2015

Έλεγχος Κίνησης

ii

HMY 799 1: Αναγνώριση Συστημάτων

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 10

ΠΡΟΒΛΗΜΑ (Σεπτέμβριος 2008)

Διπλωματική Εργασία της φοιτήτριας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών

Ρυθµιστές PID. Βρόχος Ανατροφοδότησης Αναλογικός Ρυθµιστής (Ρ) Ολοκληρωτικός Ρυθµιστής (Ι) ιαφορικός Ρυθµιστής (D) Ρύθµιση PID

Αριθμητικές μέθοδοι σε ταλαντώσεις μηχανολογικών συστημάτων

Γεωµετρικη Θεωρια Ελεγχου

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Γ.Π. ΠΑΠΑΒΑΣΙΛΟΠΟΥΛΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΑΣΚΗΣΗ 2

ΔΥΝΑΜΙΚΗ & ΕΛΕΓΧΟΣ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Transcript:

Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχ/κών και Μηχ/κών Υπολογιστών, Ε.Μ.Π., Ακαδημαϊκό Έτος 009-0, 8ο Εξάμηνο Ρομποτική II Ευφυή και Επιδέξια Ρομποτικά Συστήματα Κων/νος Τζαφέστας Τομέας Σημάτων, Ελέγχου & Ρομποτικής Σχολή Ηλεκτρ. Μηχ/κών & Μηχ/κών Υπολ., Ε.Μ.Π. Τηλ.: 0 77-3687, (Κτήριο Ηλεκτρ., Γραφείο.) Eail: ktzaf@cs.ntua.gr Web: http://www.softlab.ntua.gr/~ktzaf/ Ε.Μ.Π., ΣΗΜΜΥ, Ακαδημαϊκό Έτος 009-0, 8ο Εξάμηνο Μάθημα: Ρομποτική ΙΙ. Διδάσκων: Κ.Τζαφέστας Προσαρμοστικός Ρομποτικός Έλεγχος

Εισαγωγή Κατηγορίες Ελέγχου Προσαρμοστικός έλεγχος: περιέχει έναν αλγόριθμο εκτίμησης (αναγνώρισης) των μεταβαλλόμενων άγνωστων παραμέτρων του συστήματος σε πραγματικό χρόνο Μεθοδολογία προσαρμοστικού ελέγχου μοντέλου αναφοράς (ΠΕΜΑ) (Model-Reference Adaptive Control - MRAC) Μεθοδολογία αυτοσυντονιζόμενου ελέγχου (ΑΣΕ) (Self-uning Control) 3 Self-uning Adaptive Control Αρχιτεκτονική συστήματος αυτοσυντονιζόμενου ελέγχου Νόμος Ελέγχου (π.χ. PD, PID κλπ.): κέρδη ελέγχου σχεδιάζονται με βάση τις παραμέτρους του υπό έλεγχο φυσικού συστήματος. Εδώ, τα κέρδη ελέγχου ρυθμίζονται on-line παράλληλα με τον έλεγχο του συστήματος, μέσω κάποιου αλγορίθμου έμμεσης προσαρμογής των κερδών ελέγχου από τις εκτιμούμενες παραμέτρους του συστήματος 4

Model-Reference Adaptive Control Αρχιτεκτονική συστήματος προσαρμοστικού ελέγχου μοντέλου αναφοράς (ΠΕΜΑ MRAC) () επιθυμητή (ιδανική) συμπεριφορά κλειστού βρόχου συστήματος 5 Model-Reference Adaptive Control Αρχιτεκτονική συστήματος ΠΕΜΑ (MRAC) (συνέχεια) Μοντέλο αναφοράς: αντικατοπτρίζει τις προδιαγραφές σχεδίασης του συστήματος (εύρος ζώνης, συντ. απόσβεσης), και ικανοποιεί ενδογενείς περιορισμούς μοντέλου Νόμος Ελέγχου: Παραμετροποιείται με έναν αριθμό προσαρμόσιμων παραμέτρων, ώστε να επιτυγχάνεται -μέσω του μηχανισμού προσαρμογής- ασυμπτωτική σύγκλιση στην επιθυμητή συμπεριφορά Μηχανισμός Προσαρμογής: Υπολογίζει μεταβολές στις τιμές των προσαρμόσιμων παραμέτρων του ελεγκτή, με στόχο την ελαχιστοποίηση κάποιου κριτηρίου του σφάλματος παρακολούθησης, και τελικά την ασυμπτωτική σύγκλιση της συμπεριφοράς του συστήματος στην επιθυμητή-ιδεατή () 6

Model-Reference Adaptive Control. Μέθοδος της «πλέον απότομης κατάβασης» (steepest-descent) Κριτήριο Σφάλματος: I( φ ) = e όπου: φ διάνυσμα παραμέτρων e σφάλμα παρακολούθησης Μηχανισμός Προσαρμογής (ανανέωσης) Παραμέτρων: dφ di ( φ) = γ = γ e e dt dφ φ γ: κέρδος μηχανισμού προσαρμογής (adaptation gain) «βαθμίδα» (κλίση) (gradient) φ I( φ) «ευαισθησία» συστήματος 7 Model-Reference Adaptive Control Παράδειγμα προσαρμοστικού ελέγχου μοντέλου αναφοράς (/) Υπό έλεγχο σύστημα: y = ay+ bu () Επιθυμητό Μοντέλο Αναφοράς: y = ay+ bur () Νόμος Ελέγχου: ut () = k0 ur () t k yt () Εαν k0 = b b και k = ( a a) b (u r :είσοδος συστήματος αναφοράς) φ=[k 0, k ] Διάνυσμα προσαρμόσιμων παραμέτρων ελέγχου επιτυγχάνεται η ιδεατή συμπεριφορά κλειστού βρόχου που περιγράφεται, από την () (αλλά, b και a άγνωστες πραγματικές τιμές παραμέτρων συστήματος) 8

Model-Reference Adaptive Control Παράδειγμα προσαρμοστικού ελέγχου μοντέλου αναφοράς (/) (5) Θέτουμε: e= y y b () y = ur D+ a και (), bk0 b Παίρνουμε άρα: e= ( ) D+ a+ bk D+ a bk0 y= ur D+ a+ bk u r όπου D = d dt Παράγωγοι «ευαισθησίας»: bk e = b u e r = 0 u r = b k0 D+ a+ bk k ( D+ a+ bk) ( D+ a+ bk) y Αλλά: D+ a+ bk = D+ a, bk0 = b και έστω: γb γ 0 ur y Άρα: = γ ( ) e και γ + ( ) dt D a = e dt D + a (Ε-) Μηχανισμός προσαρμογής παραμέτρων ελέγχου 9 Model-Reference Adaptive Control. Μέθοδος σχεδίασης με θεωρία ευστάθειας κατά Lyapunov Παράδειγμα προσαρμοστικού ελέγχου μοντέλου αναφοράς (/) Έστω και πάλι: Υπό έλεγχο σύστημα: y = ay+ bu () Επιθυμητό Μοντέλο Αναφοράς: y = ay+ bur () Νόμος Ελέγχου: ut () = k0 ur () t k yt () Σφάλμα παρακολούθησης: e= y y (),() Δυναμική εξίσωση σφάλματος: e = y y = ay+ bu ( a y + b u ) (6) (u r :είσοδος συστήματος αναφοράς) r y = y e 0 r r = + 0 r e = ay+ b( k u k y) ( a y + b u ) e ( a a bk) y ( bk b ) u a e (5) Εαν t k0 = b b και k = ( a a) b e = ae et () 0 ιδεατή συμπεριφορά κλειστού βρόχου 0

Model-Reference Adaptive Control. Μέθοδος σχεδίασης με θεωρία ευστάθειας κατά Lyapunov Παράδειγμα προσαρμοστικού ελέγχου μοντέλου αναφοράς (/) Ορίζουμε την εξής συνάρτηση Lyapunov (V=0, όταν e =0,και k 0, k όπως στην ): V(, e k0, k ) = e + ( bk0 b ) + ( bk+ a a) (6) bγ bγ 0 0 ( 0 ) V (, e k, k) = dv e de bk b ( bk a a) dt = dt + γ dt + γ + dt (5) dv [( ) ( ) ] 0 0 ( 0 ) e a a bk y bk b u r a e bk b ( bk a a ) dt = + + γ dt + γ + dt ( 0 )( γ ) ( )( γ ) dv 0 ae bk b ue r bk a a ye dt = + γ dt + + γ + dt Συνεπώς, εαν: 0 = γ ur e = γ ye dv τότε: ae 0 dt dt dt = < Ασυμπτ.... ευσταθές (Ε-) (εφόσον e 0) Μηχανισμός προσαρμογής παραμέτρων ελέγχου (7) Model-Reference Adaptive Control (8) Απλό Παράδειγμα ης τάξης, σχεδίασης προσαρμοστικού ελέγχου μοντέλου αναφοράς με: () μέθοδο κλίσης, και () μέθοδο Lyapunov Μηχανισμός προσαρμογής παραμέτρων ελέγχου: dϕ = γ ψ e dt (Ε-), (Ε-) όπου γ: κέρδος μηχανισμού προσαρμογής (adaptation gain) e: σφάλμα παρακολούθησης μοντέλου, και φ: διάνυσμα προσαρμόσιμων παραμέτρων συστήματος ϕ = [ k k] 0 () ur ψ = D+ a y () u r ψ = y

Εφαρμογή σε Ρομποτικό Βραχίονα Υπενθύμιση Έλεγχος Υπολογιζόμενης Ροπής () Ρομποτικό Δυναμικό Μοντέλο : τ = Dq ( ) q + Cqq (, ) q + gq ( ) Coputed-orque Controller τ = Dq ˆ ( ) u+ Cqq ˆ(, ) q + gq ˆ( ) (έλεγχος υπολογιζόμενης ροπής) (στο χώρο των αρθρώσεων) u= q d + KD q d q + KP qd q e e όπου e: σφάλμα παρακολούθησης τροχιάς (στις αρθρώσεις) ( ) ( ) () (-) (-) Μπορούμε να γράψουμε τη δυναμική εξίσωση () ως γραμμική συνάρτηση για ένα σύνολο παραμέτρων φ, το οποίο περιέχει τις άγνωστες παραμέτρους αδρανείας του ρομπότ: Dq (, ϕ) q + Cqq (,, ϕ) q + gq (, ϕ) = K( qqq,, ) ϕ (Το φ περιέχει τις άγνωστες παραμέτρους: i, I i, i d i για i= n ) Εαν ˆϕ το διάνυσμα των «εκτιμούμενων» δυναμικών παραμέτρων του ρομπότ, τότε (-) τ = Dq ˆ (, ˆ ϕ) u+ Cqq ˆ(,, ˆ ϕ) q + gq ˆ(, ˆ ϕ) = K( qqu,, ) ˆ ϕ 3 Εφαρμογή σε Ρομποτικό Βραχίονα Έστω: ϕ = ϕ ˆ ϕ το σφάλμα εκτίμησης παραμέτρων (paraeter estiation error) H, θέτοντας q = u γράφεται: Du + Cq + g= K( qqu,, ) ϕ (5-) () H (), με το νόμο ελέγχου (-) και αντικαθιστώντας την δίνει: Dq + Cq + g= K( qqu,, ) ˆ ϕ (5-) Από τις σχέσεις (5-) και (5-), παίρνουμε για το σφάλμα εκτίμησης παραμέτρων: ϕ = K ( ϕ ˆ ϕ) = ( ) K( qqu,, ) ( qqu,, ) Dq ( ) u q (6) ξ e = u q = q q + K q q + K q q = e + K e + K e Εαν ορίσουμε: ( ) ( ) ( ) ( ) q d D d P d q D q P q σφάλμα παρακολούθησης μοντέλου αναφοράς ( q = u) Δυναμική του σφάλματος παρακολούθησης μοντέλου αναφοράς (σε σχέση με το σφάλμα εκτίμησης παραμέτρων): K( qqu,, ) ϕ = Dq ( ) ξ (8) (7) 4

Εφαρμογή σε Ρομποτικό Βραχίονα Ας ορίσουμε μια νέα συνάρτηση του σφάλματος παρακολούθησης μοντέλου: s = s( ξ () e ) ( θα ορισθεί επακριβώς σε σχέση με το ξ(e q ) στη συνέχεια...) Ορίζουμε μια συνάρτηση Lyapunov: V( ϕ, s ) = [ ϕ Γ ϕ+ s D s] (9) V=0, όταν ϕ = 0 (δηλαδή: ˆϕ = ϕ ) και s(ξ)=0 ( Γ: μήτρα κερδών μηχανισμού προσαρμογής παραμέτρων ) Έχουμε: V = ˆ ϕ Γ ϕ+ s D s + [ s D (συμμετρική και θετικά ορισμένη) s] Θέτοντας, άρα: ˆ ϕ = Γ K ( qqu,, ) s (0) Μηχανισμός Προσαρμογής παίρνουμε: V = s K( q, q, u) ϕ + s D s + [ s D s] Εαν ορίσουμε τη συνάρτηση σφάλματος: s + Λ s = ξ () (8) V = s D( q) ξ + s D ( ξ Λ s) + [ s D s] = s ( D Λ D ) s 0 έχουμε: V = s K( q, q, u) ϕ+ s D ( ξ Λ s) + [ s D s] με «κατάλληλη» σχεδίαση του Λ 5 Εφαρμογή σε Ρομποτικό Βραχίονα Θέτοντας, π.χ.: Λ=diag[λ, λ ], με λ, λ > 0 και τέτοια ώστε: D Λ D > 0 (θετικά ορισμένη) παίρνουμε: V ( ϕ, s) 0 με ( V = 0) ( s 0) ξ = 0 Άρα, το σύστημα με κατάλληλη σχεδίαση του νόμου προσαρμογής παραμέτρων (σχέση (0) μαζί με τις () και (7) ), είναι ασυμπτωτικά ευσταθές (dv/dt<0) και συγκλίνει ασυμπτωτικά στην κατάσταση ισορροπίας (dv/dt=0) όπου s=0 (ήτοι ξ=0), δηλαδή, όπου το σφάλμα παρακολούθησης μοντέλου αναφοράς γίνεται μηδέν: ξ ( e ) = e + K e + K e = 0 ( δηλ. q = u) q q D q P q t και τότε: e 0 q Νόμος προσαρμογής: (adaptation law) ˆ ϕ( t + ) = ˆ ϕ( t ) + Γ K ( q, q, u) s( t ) k k k integral paraeter adaptation law όπου: s ( t ) = e + K e+ Integral( t ) και k D k δεδομένου ότι από τις (), (7): Integral( t + ) = Integral( t ) + ( K e Λ s( t )) Δt t t s() t = s(0) Λ s() t dt+ e + K e+ K edt k k P k D 0 0 Γ: κέρδη προσαρμογής, π.χ. Γ=diag[γ i ] ταχύτητα σύγκλισης του μηχανισμού προσαρμογής P 6

Προσαρμοστικός Έλεγχος Ρομπότ τ = Dq ( ) q + Cqq (, ) q + gq ( ) = Y( qqq,, ) ϕ () (/) τ = Dq ˆ ( ) q + Cqq ˆ(, ) q + gq ˆ( ) + Kσ = Y( qqq,,, q ) ˆ ϕ+ Kσ r r σ r r q r = q d +Λ ( qd q) = q d +Λ q q r = q d +Λ ( q d q ) = q d +Λ q σ = q r q = q +Λq σ = q r q = q +Λq σ () () & () Dq ( ) σ + Cqq (, ) σ + Kσ = Dq ( ) q + Cqq (, ) q gq ( ) = Y( qqq,,, q ) ϕ όπου: D= Dˆ D σ r r r r... φ = ˆ φ φ 7 Προσαρμοστικός Έλεγχος Ρομπότ (/) (,, ) ( ) V σ q φ = σ D q σ + q Λ K q σ + φ Κ φ φ & = Λ Λ + φ Κ φ σ ( Y (,, r, r) ) V q Kσq q Kσ q φ q q q q Θέτοντας: φ ˆ = Kσ Y ( qqq,, r, q r) V = q Kσq q ΛKσΛq σ < 0 προσαρμοστικός νόμος 8