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

Σχετικά έγγραφα
Μάθημα: Ρομποτικός Έλεγχος

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

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

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

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

Ροµποτικός Έλεγχος ύναµης / Μηχανικής Αντίστασης

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

Ηλεκτρικό & Ηλεκτρονικό Υποσύστηµα ενός Ροµπότ. Επενεργητές Αισθητήρες Σύστηµα Ελέγχου

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 1 ΤO ΡΟΜΠΟΤ INTELLITEK ER-2u

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΛΕΓΚΤΩΝ

Εργαστηριακή Άσκηση 2 Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας με τη μέθοδο του φυσικού εκκρεμούς.

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου

Σχεδιασμός Τροχιάς Ρομποτικών Χειριστών

Ρομποτική Ι: Διαφορική Κινηματική Ανάλυση

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΣΩ ΤΟΥ ΙΑ ΙΚΤΥΟΥ

2. Ανάλυση του βασικού κινηματικού μηχανισμού των εμβολοφόρων ΜΕΚ

ΔΥΝΑΜΙΚΗ & ΕΛΕΓΧΟΣ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

ΔΥΝΑΜΙΚΗ & ΕΛΕΓΧΟΣ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Εργαστηριακή και Βιομηχανική Ηλεκτρονική Ηλ. Αμφ. 2, 3. Γλώσσες Προγραμματισμού Ι. Ηλ. Αμφ. 1, 2, 3, 4, 5

Έλεγχος στροφών κινητήρα DC με ελεγκτή PI, και αντιστάθμιση διαταραχής.

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ηλ. Αιθ. 001, 002. Ηλ. Αιθ. 003, 004 Ηλεκτρονική ΙΙΙ Ηλ. αιθ. 003, 004. Θεωρία Δικτύων & Κυκλωμάτων

Ακαδηµαϊκό Έτος , Εαρινό Εξάµηνο ιδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Ηλ. Αιθ. 003, 004 Ηλεκτρονική ΙΙΙ Ηλ. αιθ. 003, 004

1. Ηλεκτρικοί κινητήρες- σερβοκινητήρας 2. Ελεγκτές. ΜΠΔ, 9 Ο Εξάμηνο Σάββας Πιπερίδης

Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Έλεγχος (PID-Control)

Άσκηση 3. Ποιοτική Μελέτη των νόμων ελέγχου δύο και τριών όρων (συσκευή: Προσομοιωτής ελέγχου PCS327: Σχ.1) Απαραίτητες γνώσεις

Πανεπιστήμιο Κύπρου. Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών (ΗΜΜΥ)

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Εισαγωγή στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) Ηλ. Αμφ. 1, 2, 3. Ηλεκτρομαγνητικά Πεδία Β. Ηλ. Αμφ.

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Εφαρμοσμένος & Υπολογιστικός Ηλεκτρομαγνητισμός Ηλ. Αιθ. 012, 013. Στοχαστικά Συστήματα & Επικοινωνίες Ηλ. Αμφ.

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Εφαρμοσμένος & Υπολογιστικός Ηλεκτρομαγνητισμός Ηλ. Αιθ. 012, 013. Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων Ηλ. Εργ.

3η Εργαστηριακή Άσκηση: Εύρεση χαρακτηριστικής και συντελεστή απόδοσης κινητήρα συνεχούς ρεύµατος

Ροµποτικοί Επενεργητές Σερβοκινητήρες Πνευµατικοί Υδραυλικοί Ηλεκτρικοί

ΕΛΕΓΧΟΣ ΥΠΟ ΟΔΗΓΟΥΜΕΝΗΣ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΤΥΠΟΥ ΑΝΕΣΤΡΑΜΜΕΝΟΥ ΕΚΚΡΕΜΟΥΣ (PENDUBOT)

3η Εργαστηριακή Άσκηση: Εύρεση χαρακτηριστικής και συντελεστή απόδοσης κινητήρα συνεχούς ρεύµατος

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Εισαγωγή στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) (επί πτυχίω) Ηλ. Αμφ. 1, 2, 3

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Εισαγωγή στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) (επί πτυχίω) Ηλ. Αμφ. 1, 2, 3

ιδασκαλία της Ροµποτικής Επιστήµης στη ευτεροβάθµια Εκπαίδευση Εµπειρίες από άλλα εκπαιδευτικά συστήµατα και προσαρµογή στην Ελληνική πραγµατικότητα

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

Έλεγχος Κίνησης

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΟΡΘΗ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ

ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ ΕΚΠΟΝΗΣΗΣ ΕΡΓΑΣΙΩΝ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΥΛΙΚΟΥ»

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου

ΕΛΕΓΚΤΕΣ PID. Ελεγκτής τριών όρων Η συνάρτηση μεταφοράς του PID ελεγκτή είναι η ακόλουθη:

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Διατάξεις Ημιαγωγών. Ηλ. Αιθ Αριθμητικές Μέθοδοι Διαφορικών Εξισώσεων Ηλ. Αιθ. 013

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΑΣΚΗΣΗ Για τα µαθήµατα: Εισαγωγή στον Αυτόµατο Έλεγχο (5 ο Εξάµηνο ΣΗΜΜΥ) Σχεδίαση Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου (6 ο Εξάµηνο ΣΗΜΜΥ)

Ο ελεγκτής PID χοντρικά...

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

Έλεγχος ενός βαθµού ελευθερίας ροµποτικού συστήµατος

Λειτουργικά Συστήματα 7ο εξάμηνο, Ακαδημαϊκή περίοδος

ΤΕΧΝΙΚΟ ΕΓΧΕΙΡΙΔΙΟ ΟΔΗΓΙΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Στοχαστικά Συστήματα & Επικοινωνίες Ηλ. Αμφ. 1, 2 Ηλ. Αιθ. 001, 002. Γλώσσες Προγραμματισμού Ι Ηλ. Αμφ.

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

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 7. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Έλεγχος Κίνησης

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου Ενότητα 1 η : Εισαγωγή

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

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Εργαστήριο Ανάλυσης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας

Ν. Κυρτάτος, Καθηγητής ΕΜΠ, Δ/ντής ΕΝΜ, Γ. Παπαλάμπρου, Λέκτορας ΕΜΠ, Σ. Τοπάλογλου, ΥΔ ΣΝΜΜ/ΕΜΠ

Ευστάθεια ιασυνδεδεµένου Συστήµατος µε µεγάλη Αιολική ιείσδυση: Προβλήµατα και λύσεις

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 4: Ευστάθεια και όρια λειτουργίας Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

221 Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Πάτρας

Εισαγωγή στην Ρομποτική

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ

Βιομηχανικοί Ελεγκτές

Α.2 Μαθησιακά Αποτελέσματα Έχοντας ολοκληρώσει επιτυχώς το μάθημα οι εκπαιδευόμενοι θα είναι σε θέση να:

: ). 5sec 3sec sec sec. restart. d6 1, d7 1 B $ SW2/4 /ADC ON OFF 2

ΑΣΚΗΣΗ 9 η ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Α. ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ D.C. ΚΙΝΗΤΗΡΑ

Προσφερόμενα Διπλώματα (Προσφερόμενοι Τίτλοι)

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΤΕΛΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

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

Ένωση Ελλήνων Φυσικών ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ 2011 Πανεπιστήμιο Αθηνών Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών, Τεχνολογίας, Περιβάλλοντος.

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ

Οδηγός συγγραφής αναφοράς

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ

Συλλογή & Επεξεργασία Δεδομένων Εργαστήριο 3 Μέτρηση Θερμοκρασίας Σύστημα Ελέγχου Θερμοκρασίας. Σύστημα Συλλογής & Επεξεργασίας Μετρήσεων

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 10: Ροπή κινητήρα Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

Controllers - Eλεγκτές

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου-Εργαστήριο

1η Εργαστηριακή Άσκηση: Απόκριση κυκλώµατος RC σε βηµατική και αρµονική διέγερση

ΚΕΝΤΡΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 8ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΕΞΑΜΗΝΙΑΙΟ ΘΕΜΑ 1. Σύστηµα Πλήρωσης Μπουκαλιών

Μέθοδοι Εμβιομηχανικών Μετρήσεων

Ρομποτικά Συστήματα Ελέγχου: Διαφορική Κινηματική Ανάλυση

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΕΑΡΙΝΩΝ ΕΞΑΜΗΝΩΝ & ΕΠΙ ΠΤΥΧΙΩ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ (ΟΡΘΗ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ 5 )

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

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

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

Επώνυμο: ΒΥΛΛΙΩΤΗΣ : Μεταπτυχιακό Δίπλωμα, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο.

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΑΣΚΗΣΗ 3 Θεωρία Σφαλμάτων Σκοπός

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΜΗΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΗΣ ΛΕΪΖΕΡ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ.

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. 9o Εργαστήριο Σ.Α.Ε. Ενότητα : Έλεγχος Υδραυλικού Συστήματος

Προσομoίωση Απόκρισης Συστήματος στο MATLAB

Ακαδηµαϊκό Έτος , Εαρινό Εξάµηνο ιδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΟΜΗΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΗΣ ΛΕΪΖΕΡ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ.

Transcript:

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ηλεκτρ. Μηχ/κών και Μηχ/κών Υπολογιστών Τομέας Σημάτων, Ελέγχου και Ρομποτικής ΔΠΜΣ «ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ» «ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ» Άσκηση 2. Έλεγχος Pendubot Υπεύθυνος Εργαστηρίου: Κ. Τζαφέστας Email: ktzaf@cs.ntua.gr Web: http://www.softlab.ntua.gr/~ktzaf/courses http://mycourses.ntua.gr/courses/pstgr1127/ Μεταπτυχιακή Συνεργάτης: Χαλβατζάκη Γεωργία: gchal@central.ntua.gr Παρατήρηση: Η Άσκηση θα διεξαχθεί στο χώρο του Εργαστηρίου Ρομποτικής και Αυτοματισμού στο Κτήριο Β (Γενικές Έδρες), 2 ος Όροφος, τηλ. 210-7721546.

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧ/ΚΩΝ & ΜΗΧ/ΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΗΜΑΤΩΝ, ΕΛΕΓΧΟΥ ΚΑΙ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ «Εργαστήριο Ρομποτικής» Άσκηση 2 Έλεγχος Pendubot ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ ΣΗΜΜΥ - ΕΜΠ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: Έλεγχος Ροµοποτικού Μηχανισµού Pendubot 1. Εισαγωγή Σκοπός της εργαστηριακής αυτής άσκησης είναι να βοηθήσει τους φοιτητές στην κατανόηση των βασικών τεχνικών γραµµικού και µη γραµµικού ελέγχου ροµποτικών µηχανισµών. Στόχος είναι: (α) η εξοικείωση µε την πειραµατική ρύθµιση ενός ελεγκτή PID για τον έλεγχο θέσης µιας µεµονωµένης άρθρωσης του µηχανισµού αυτού, (β) η κατανόηση της επίδρασης συγκεκριµένων χαρακτηριστικών του δυναµικού ροµποτικού µοντέλου (όπως η επίδραση των όρων της βαρύτητας) στην επίδοση του γραµµικού τοπικού ελεγκτή PD (π.χ. µόνιµο σφάλµα θέσης και υπερύψωση, overshoot), (γ) η υλοποίηση ενός ελεγκτή ο οποίος θα συµπεριλαµβάνει και µη γραµµικούς όρους βασισµένους στο δυναµικό ροµποτικό µοντέλο, και (δ) ο πειραµατισµός µε τη λειτουργία ενός πλήρους µηγραµµικού ελεγκτή (δύο φάσεων) για την εξισορρόπηση του αναστρόφου εκκρεµούς στην ενδιάµεση θέση ασταθούς ισορροπίας (middle balancing position, βλ. [1]). 2. Πειραµατική ιάταξη Για το σκοπό της εργαστηριακής αυτής άσκησης θα χρησιµοποιηθεί ένας ροµποτικός µηχανισµός τύπου "ανάστροφο εκκρεµές" (Pendubot, Mechatronics Systems Inc.). Ο µηχανισµός αυτός διαθέτει δύο βαθµούς ελευθερίας (δύο στροφικές αρθρώσεις, joint-1 και joint-2, και δύο κινούµενους συνδέσµους, link-1 και link-2), εκ των οποίων µόνο η 1 η άρθρωση της βάση (joint-1) ενεργοποιείται από έναν κινητήρα συνεχούς (DC motor), όπως φαίνεται στο Σχήµα 1 (βλ. [2]). ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ ΣΗΜΜΥ/ΕΜΠ 1

Σχήµα 1: Κινηµατική δοµή ροµποτικού µηχανισµού Pendubot Και οι δύο αρθρώσεις είναι εφοδιασµένες µε οπτικό κωδικοποιητή (encoder) για τη µέτρηση -κατά τα γνωστά- της γωνίας στροφής (q 1 και q 2 ) σε κάθε άρθρωση. Ο προγραµµατισµός του συστήµατος γίνεται σε προγραµµατιστικό περιβάλλον C/C++, µε κλήση καταλλήλων συναρτήσεων: (α) για την "εγγραφή" σε κάρτα ελέγχου (D/A, CIO-DAC-02 της Computer Boards Inc.) των εντολών πρός την 1 η οδηγούµενη ροµποτική άρθρωση (έξοδος: αναλογική τάση µετατρεπόµενη, µέσω ενός PWM servoamplifier, σε σταθµιζόµενο ρεύµα, δηλαδή τελικά σε ελεγχόµενη ροπή κινητήρα), καθώς και (β) για την "ανάγνωση" από κάρτα διεπαφής µε τους οπτικούς κωδικοποιητές (encoder interface card της Dynamics Research Corporation) της τρέχουσας "θέσης" κάθε άρθρωσης (βλ. [3]). ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ ΣΗΜΜΥ/ΕΜΠ 2

3. Λήψη Πειραµατικών Μετρήσεων Σχεδίαση Ελεγκτών Η εκτέλεση της εργαστηριακής αυτής άσκησης πρέπει να ακολουθήσει τα εξής βήµατα: 3.1. Πειραµατική Ρύθµιση Ελεγκτή PD µεµονωµένης Ροµποτικής Άρθρωσης Με είσοδο µια βηµατική συνάρτηση (π.χ. q 1d (t)=30 o, για t 0), και εκτελώντας έλεγχο θέσης µεµονωµένα της 1 ης άρθρωσης µε έναν "τοπικό" ελεγκτή PD, ζητείται: (α) Να γίνει διαδοχική ρύθµιση του κέρδους Kp και Kv του ελεγκτή PD για την 1 η άρθρωση του µηχανισµού. Μεταβάλλοντας το αναλογικό κέρδος Kp µέσα σε ένα κατάλληλο εύρος τιµών (ξεκινώντας από µια µικρή τιµή, µέχρι την εµφάνιση µονίµων ταλαντώσεων στο σύστηµα), ζητείται να ευρεθεί το "βέλτιστο" Kv (για κάθε τιµή του κέρδους Kp) που ελαχιστοποιεί την υπερύψωση (overshoot). (β) Να ληφθούν µετρήσεις για το µόνιµο σφάλµα θέσης και το overshoot για κάθε ζεύγος τιµών (Kp, Kv), και να παρασταθεί γραφικά η "πορεία" του βελτίστου (Kp,Kv) για αυξανόµενο αναλογικό κέρδος. 3.2. Επίδραση µη-γραµµικών όρων του ροµποτικού δυναµικού µοντέλου (γ) Να µελετηθεί πειραµατικά η επίδραση των όρων της βαρύτητας στον έλεγχο θέσης της 1 ης άρθρωσης (βάρος πάνω στους κινούµενους συνδέσµους), χρησι- µοποιώντας τις βέλτιστες τιµές του ανωτέρω τοπικού ελεγκτή ροµποτικής άρθρωσης PD. Να καταγραφεί το µόνιµο σφάλµα θέσης, µε αύξηση του βάρους των συνδέσµων, και να µελετηθεί η πιθανή µείωση στο περιθώριο ευσταθείας του συστήµατος. (δ) Να τροποποιηθεί κατάλληλα ο ανωτέρω ελεγκτής (της παραγράφου 3.1) µε την προσθήκη κατάλληλου µη-γραµµικού όρου για την "ενεργό αντιστάθµιση" της βαρύτητας. Να καταγραφούν εκ νέου τα χαρακτηριστικά επίδοσης του συστή- µατος για τον έλεγχο θέσης της 1 ης άρθρωσης. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ ΣΗΜΜΥ/ΕΜΠ 3

3.3. Πειραµατική Μελέτη Μη-γραµµικού Ροµποτικού Ελεγκτή (ε) Να πειραµατισθείτε µε τη λειτουργία του µη γραµµικού ελεγκτή εξισορρόπησης του αναστρόφου εκκρεµούς στην ενδιάµεση θέση ασταθούς ισορροπίας (middle balancing position), ο οποίος περιγράφεται στα [1] και [2]. Ο ελεγκτής αυτός αποτελείται από δύο φάσεις ελέγχου: τη φάση ταλάντωσης (swing up control phase) και τη φάση εξισορρόπησης (balancing control phase). Να παρατηρήσετε ιδιαίτερα την ιδιαιτερότητα του συστήµατος αυτού, στο οποίο µόνο η 1 η άρθρωση οδηγείται άµεσα µε έναν κινητήρα συνεχούς, ενώ η 2 η άρθρωση δεν οδηγείται (είναι δηλαδή ελεύθερη, unactuated), και κινείται έµµεσα, µέσω των επιταχύνσεων του 1 ου συνδέσµου λόγω της σύζευξης των δύο αρθρώσεων στο ροµποτικό δυναµικό µοντέλο. Τέτοια συστήµατα ονοµάζονται "υπο-οδηγούµενα" (underactuated), διότι διαθέτουν λιγότερα κινητήρια στοιχεία από αρθρώσεις (δηλαδή διαθέτουν ελεύθερους βαθµούς ελευθερίας). 4. Παραδοτέο Να παραδοθεί γραπτή αναφορά, η οποία να περιγράφει τα θεωρητικά και πειρα- µατικά βήµατα, καθώς και τα συµπεράσµατά σας κατά την εκτέλεση της εργαστηριακής αυτής άσκησης. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ ΣΗΜΜΥ/ΕΜΠ 4

Βιβλιογραφία [1] Block, D.J., and Spong, M.W., "Mechanical Design & Control of the Pendubot,'' SAE Earthmoving Industry Conference, IL, April 4-5, 1995. [2] Spong, M.W., and Block, D.J., "The Pendubot: A Mechatronic System for Control Research and Education,'' 34th IEEE Conf. on Decision and Control (CDC'95), pp. 555-556, New Orleans, Dec., 1995. [3] "The Pendubot: User's Manual,'' Mechatronic Systems Inc. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ ΣΗΜΜΥ/ΕΜΠ 5

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧ/ΚΩΝ & ΜΗΧ/ΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΗΜΑΤΩΝ, ΕΛΕΓΧΟΥ ΚΑΙ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ «Εργαστήριο Ρομποτικής» Ακαδημαϊκό Έτος: 2007-2008 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ ΣΧΕΤΙΚΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ ΣΗΜΜΥ/ΕΜΠ 1