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By Hermann Henrichfreise

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, mochte ich fur seine Forde 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 Ubernahme des Koreferats. Nicht zuletzt mochte 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . eight 2. 2 Regelungsaufgabe und Vorgehensweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 three Modellierung und Kompensation nichtlinearer Antriebseigenschaften three. 1 Modellbildung am Beispiel des Hochachsantriebes . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 three. 2 Beobachtung und Kompensation nichtl inearer Eigenschaften 22 four Modellbildung fur das dreiachsige Gesamtsystem four. 1 Physikalisches Ersatzmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 four. 2 Kinematik und Modularisierung des Gesamtsystems . . . . . . . . . . . . . . . 39 four. 2. 1 Kinematische Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 four. 2. 2 Relativkinematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . forty two four. 2. three Kinematik der Teilsysteme Antriebe und Arme . . . . . . . . . . . . . forty four four. 2. four Modulbildung und Moduldaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . fifty one four. three Bewegungsgleichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . fifty eight four. three. 1 Linearisierung um eine stationare Ruhelage . . . . . . . . . . . . . . . . sixty three four. four Identifizierung der physikalischen Modellparameter . . . . . . . . . . . . . .

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Zur Beschreibung der elf mechanischen Freiheitsgrade des Ersatzmodells (Rotation der drei Antriebsdrehmassen relativ zu den Gehäusen. Translation von Ellbogen- und Endmasse in je zwei Richtungen. 1 gestrichelt eingetragenen generalisierten Lagekoordinaten. 1 ) zusamrnengefaßt werden. {JZy Verschiebungen vI' wl' 19. 1/I. {JAO und Wz und sowie den Verdrehungen Drehwinkel gegenüber dem Antriebsgehäuse. 1 Kinematische Grundlagen Im folgenden werden kurz die Grundlagen für die kinematische Beschreibung eines mechanischen Systems zusammengefaßt (vgl.

J+! 8b) erreicht. 8a). 7b) erfolgen; usw. 1 treten als Verbindungselemente zwischen den Koordinatensystemen die Teilsysteme Antriebe und Positionierarme auf, so daß im folgenden die Beschreibung des lokalen Verhaltens dieser Teilsysteme relativ zu den mit ihnen verhafteten Koordinatensystemen von Interesse ist. 2 bekannt. 3 zeigt das im Anfangspunkt a eingespannt gedachte, als masselosen elastischen Balken modellierte Teilsystem Oberarm.. 3: Teilsystem Positionierarm - 45 - Am freien Ende e sind die bzgl.

8a). 7b) erfolgen; usw. 1 treten als Verbindungselemente zwischen den Koordinatensystemen die Teilsysteme Antriebe und Positionierarme auf, so daß im folgenden die Beschreibung des lokalen Verhaltens dieser Teilsysteme relativ zu den mit ihnen verhafteten Koordinatensystemen von Interesse ist. 2 bekannt. 3 zeigt das im Anfangspunkt a eingespannt gedachte, als masselosen elastischen Balken modellierte Teilsystem Oberarm.. 3: Teilsystem Positionierarm - 45 - Am freien Ende e sind die bzgl. des Koordinatensystems a zerlegten Schnittgrößen (Querkräfle, Torsionsmoment und Biegemomente) angetragen, die die Verschiebungen v,w des Endpunktes und Neigungswinkel a x ,a y ,a z (veränderte Orientierung) des Koordinatensystems e gegenüber dem System a bewirken.

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