Aktive Schwingungsdämpfung an einem elastischen Knickarmroboter

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fach Automatisierungstechnik an der Universitat - Gesamthochschule - Paderborn. Dem Leiter des Fachgebietes, Herrn Prof. Dr. -Ing. J. Luckel, moechte ich fur seine Foerde- rung und sein Interesse an dieser Arbeit herzlich danken. Herrn Prof. Dr. rer. nato P. C. Muller, Leiter des Fachs Sicherheitstechnische Regelungs- und Messtechnik an der Bergischen Universitat - Gesamthochschule - Wuppertal gilt mein besonderer Dank fur die UEbernahme des Koreferats. Nicht zuletzt moechte ich allen Mitarbeitern des Fachgebietes und besonders meinem Kollegen Dr. -Ing. W. Moritz und ehemaligen Kollegen Dr. -Ing. R. Kasper, jetzt bei der Bosch GmbH in Stuttgart, danken, die mich bei meiner Arbeit unterstutzt und wertvolle Anregungen und Diskussionsbeitrage geliefert haben. Paderborn, im Dezember 1987 Hermann Henrichfreise VI Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1. 1 Motivation zur Regelung elastischer Industrieroboter . . . . . . . . . . . . . . . 1. 2 Entwicklungsstand und eigene Zielsetzung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 Versuchsaufbau und Regelungskonzept 2. 1 Laborversuchsstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2. 2 Regelungsaufgabe und Vorgehensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3 Modellierung und Kompensation nichtlinearer Antriebseigenschaften 3. 1 Modellbildung am Beispiel des Hochachsantriebes . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3. 2 Beobachtung und Kompensation nichtl inearer Eigenschaften 22 4 Modellbildung fur das dreiachsige Gesamtsystem 4. 1 Physikalisches Ersatzmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4. 2 Kinematik und Modularisierung des Gesamtsystems . . . . . . . . . . . . . . . 39 4. 2. 1 Kinematische Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4. 2. 2 Relativkinematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4. 2. 3 Kinematik der Teilsysteme Antriebe und Arme . . . . . . . . . . . . . 44 4. 2. 4 Modulbildung und Moduldaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4. 3 Bewegungsgleichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4. 3. 1 Linearisierung um eine stationare Ruhelage . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4. 4 Identifizierung der physikalischen Modellparameter . . . . . . . . . . . . . . .