Indentifiering och reglering av industrirobot med hjälp av accelerometer

• Main Author: Nordström, Alexander
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: Linköpings universitet, Institutionen för systemteknik 2006
• Subjects: accelerometer; industrial robot; identification; control; industrirobot; identifiering; reglering; Automatic control; Reglerteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:liu:diva-6277

Dagens robotindustri har som mål att bygga billigare och lättare robotar, vilket ger allt vekare robotar. Denna rapport studerar identifiering och reglering med en extra armsensor – accelerometer – på en flexibel industrirobot. Studien har skett både simulerat och experimentellt på en industrirobot. Vid identifiering med accelerometer befinner sig accelerometern i ett roterande koordinatsystem. Denna rapport presenterar en kompenseringsalgoritm för att transformera signalerna från det roterande koordinatsystemet till ett rumsfast koordinatsystem. I denna rapport presenteras regulatorstrukturerna I-PID, II^2-PID och LQG, vilka alla återkopplar motorvinkel och armvinkelacceleration. Som referens har PID-regulator med endast motorvinkelåterkoppling använts. Simuleringsmässigt studeras regulatorerna både på ett fyrmassesystem och på en treaxlig modell av roboten. Vid reglering av fyrmassesystemet ger LQG-regulatorn bäst prestanda med avseende på minimerande av överslängar och insvägningstid. Vid reglering av den treaxliga modellen uppkommer endast små skillnader mellan reglermetoderna. Experimentellt studeras endast I-PID-regulatorn, beroende på dess enkelhet i strukturen och den lilla prestandaskillnaden simulerat mot övriga regulatorer. Experimenten visar att prestanda (minskade överslängar och insvägningstider) förbättras vid användandet av en I-PID-regulator istället för PID-regulatorn och att I-PID-regulatorn har robust prestanda med avseende på modellvariationer i framkopplingsmodellen och robust stabilitet när återkopplingsförstärkningen kan ökas utan att instabilitet uppstår. === One of the goals for robot industry today is to decrease expenses of material, which makes more flexible robots. This thesis studies identification and control with an extra arm sensor – accelerometer – on a flexible industrial robot. The results are both from simulations and experiments of an industrial robot. In identification the accelerometer is in a revolving coordinate system. An algorithm of compensation for transforming the signals in the revolving frame to the base frame is presented. The introduced regulators I-PID, II^2-PID and LQG will be used, which all feedback motor angle and arm angle acceleration. A PID-regulator with only motor angle feedback has been used as reference. The regulators are simulated on a fourmass-system and on a three axis model of the robot. In control of the fourmass-system the LQG-regulator gives the best performance, according to minimized overshoots and settling times. In control of the three axis model only smaller differences appear. Experimental is only the I-PID-regulator studied, because of its simple structure and simulated small differences of performance with respect to other regulators. The experiments show that the I-PID-regulator has better nominal and robust performance (minimized overshoots and settling times) compared to the PID-regulator.